传感器与检测技术第六章压电式传感器PPT讲稿.ppt

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1、传感器与检测技术第六章压电式传感器第1页，共22页，编辑于2022年，星期四第一节第一节 压电效应压电效应n当某些物质沿某一方向施加压力或拉力时，会产生变形，此时这种材料的两个表面将产生符号相反的电荷。当去掉外力后，它又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。压电效应。n有时人们又把这种机械能转变为电能的现象，称为“顺压电效应顺压电效应”。n反之，在某些物质的极化方向上施加电场，它会产生机械变形，当去掉外加电场后，该物质的变形随之消失，这种将电能转变为机械能的现象，称为“逆压电效应逆压电效应”。第2页，共22页，编辑于2022年，星期四第一节第一节 压电效应压电效应压电晶体的压电效应可用下面

2、的一般关系式表达压电元件的坐标系表示法第3页，共22页，编辑于2022年，星期四第一节第一节 压电效应压电效应各平面的电荷密度 第4页，共22页，编辑于2022年，星期四第一节第一节 压电效应压电效应压电系数矩阵 石英晶体的压电矩阵为 第5页，共22页，编辑于2022年，星期四第一节第一节 压电效应压电效应其它压电常数：（一）压电常数g（二）压电常数h（三）机电耦合系数K第6页，共22页，编辑于2022年，星期四第二节第二节 压电材料压电材料一、压电材料简介一、压电材料简介1压电晶体2压电陶瓷3压电材料的主要特性指标压压电电系系数数d d：表示压电材料产生电荷与作用力的关系。一般为单位作用力下

3、产生电荷的多少。单位为C/N。刚度刚度H H：压电材料的刚度是它固有频率的重要参数。介介电电常常数数：这是决定压电晶体固有电容的主要参数，而固有电容将影响传感器工作频率的下限值。电阻电阻R R：它是压电晶体的内阻，它的大小决定其泄漏电流居里点：居里点：即压电效应消失的温度转变点。第7页，共22页，编辑于2022年，星期四第二节第二节 压电材料压电材料第8页，共22页，编辑于2022年，星期四第二节第二节 压电材料压电材料二、二、石英晶体的压电特性石英晶体的压电特性第9页，共22页，编辑于2022年，星期四第二节第二节 压电材料压电材料三、三、压电陶瓷压电陶瓷四、其它压电材料四、其它压电材料第1

4、0页，共22页，编辑于2022年，星期四第三节第三节 压电元件常用结构形式压电元件常用结构形式（一）厚度变形（TE方式）（二）长度变形（LE方式）（三）面剪切变形（FS方式）（四）厚度剪切变形（TS方式）（五）弯曲变形（BS方式）（六）体积变形（VE方式）第11页，共22页，编辑于2022年，星期四第三节第三节 压电元件常用结构形式压电元件常用结构形式（七）双晶片或多晶片第12页，共22页，编辑于2022年，星期四第四节第四节 等效电路与测量电路等效电路与测量电路一、等效电路一、等效电路第13页，共22页，编辑于2022年，星期四第四节第四节 等效电路与测量电路等效电路与测量电路二、测量电路二

5、、测量电路（一）电压放大器（阻抗放大器）第14页，共22页，编辑于2022年，星期四第四节第四节 等效电路与测量电路等效电路与测量电路第15页，共22页，编辑于2022年，星期四第四节第四节 等效电路与测量电路等效电路与测量电路（二）电荷放大器放大器输出端的电压为 又因(1+A)CFCC+C0，故 第16页，共22页，编辑于2022年，星期四第五节第五节 压电式传感器的应用举例压电式传感器的应用举例一、压电式加速度传感器一、压电式加速度传感器第17页，共22页，编辑于2022年，星期四二、压电式压力传感器二、压电式压力传感器第五节第五节 压电式传感器的应用举例压电式传感器的应用举例第18页，共

6、22页，编辑于2022年，星期四第五节第五节 压电式传感器的应用举例压电式传感器的应用举例三、压电式流量计三、压电式流量计第19页，共22页，编辑于2022年，星期四第五节第五节 压电式传感器的应用举例压电式传感器的应用举例四、微重力压电晶体生物传感器四、微重力压电晶体生物传感器第20页，共22页，编辑于2022年，星期四第六节第六节 压电式传感器的误差压电式传感器的误差一、环境温度的影响一、环境温度的影响二、湿度的影响二、湿度的影响三、横向灵敏度和它所引起的误差三、横向灵敏度和它所引起的误差四、电缆噪声四、电缆噪声五、接地回路噪声五、接地回路噪声第21页，共22页，编辑于2022年，星期四总结总结原始原始输入量输入量 变换变换原理原理 物理物理现象现象 能量能量关系关系 输出量输出量 力力 压电压电效应效应 物性型物性型 转换型转换型 电荷电荷 第22页，共22页，编辑于2022年，星期四