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壓電式壓力傳感器的工作原理介紹
時(shí)間: 2022-09-22 13:50:14 瀏覽次數(shù)：
壓電式壓力傳感器主要是基于壓電效應(yīng)，利用電氣元件等機(jī)械將要測(cè)量的壓力轉(zhuǎn)化為電能，然后進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量工作，如許多壓力變送器和壓力傳感器。
壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)槭芡饬ψ饔煤蟮碾姾芍挥性陔娐份斎腚娮锜o(wú)窮大的情況下才能被保存。但事實(shí)上，情況并非如此。因此，壓電傳感器只能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。其主要壓電材料有:磷酸二氫銨、酒石酸鉀鈉和石英。石英上存在壓電效應(yīng)。
當(dāng)應(yīng)力變化時(shí)，電場(chǎng)變化很小，其他壓電晶體會(huì)取代石英。酒石酸鉀鈉具有較大的壓電系數(shù)和壓電靈敏度，只能在室內(nèi)濕度和溫度較低的地方使用。磷酸二氫銨是一種人工晶體，可在高濕、高溫環(huán)境中使用。因此，它的應(yīng)用非常廣泛。隨著技術(shù)的發(fā)展，壓電效應(yīng)在多晶體中得到了廣泛的應(yīng)用。如壓電陶瓷、鈮酸鎂壓電陶瓷、鈮酸鹽壓電陶瓷、鈦酸鋇壓電陶瓷等。
壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和反壓電效應(yīng)。
正壓電效應(yīng)是指當(dāng)晶體受到固定方向的外力時(shí)，會(huì)在晶體內(nèi)部產(chǎn)生電極現(xiàn)象，同時(shí)在兩個(gè)表面產(chǎn)生相反的電荷;當(dāng)外力消除后，晶體恢復(fù)到不帶電狀態(tài);當(dāng)外力的方向改變時(shí)，電荷的極性也會(huì)改變;晶體上的力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電傳感器多采用正壓電效應(yīng)。
逆壓電效應(yīng)是指交變電場(chǎng)引起晶體的機(jī)械變形，又稱電致伸縮效應(yīng)。利用逆壓電效應(yīng)制作的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電傳感器的受力變形有五種基本類型:厚度變形型、長(zhǎng)度變形型、體積變形型、厚度剪切型和平面剪切型。壓電晶體是各向異性的，并不是所有的晶體都能在這五種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如，石英晶體沒(méi)有體積變形的壓電效應(yīng)，但有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形的壓電效應(yīng)。
壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)槭芡饬ψ饔煤蟮碾姾芍挥性陔娐份斎腚娮锜o(wú)窮大的情況下才能被保存。但事實(shí)上，情況并非如此。因此，壓電傳感器只能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。其主要壓電材料有:磷酸二氫銨、酒石酸鉀鈉和石英。石英上存在壓電效應(yīng)。
當(dāng)應(yīng)力變化時(shí)，電場(chǎng)變化很小，其他壓電晶體會(huì)取代石英。酒石酸鉀鈉具有較大的壓電系數(shù)和壓電靈敏度，只能在室內(nèi)濕度和溫度較低的地方使用。磷酸二氫銨是一種人工晶體，可在高濕、高溫環(huán)境中使用。因此，它的應(yīng)用非常廣泛。隨著技術(shù)的發(fā)展，壓電效應(yīng)在多晶體中得到了廣泛的應(yīng)用。如壓電陶瓷、鈮酸鎂壓電陶瓷、鈮酸鹽壓電陶瓷、鈦酸鋇壓電陶瓷等。
壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和反壓電效應(yīng)。
正壓電效應(yīng)是指當(dāng)晶體受到固定方向的外力時(shí)，會(huì)在晶體內(nèi)部產(chǎn)生電極現(xiàn)象，同時(shí)在兩個(gè)表面產(chǎn)生相反的電荷;當(dāng)外力消除后，晶體恢復(fù)到不帶電狀態(tài);當(dāng)外力的方向改變時(shí)，電荷的極性也會(huì)改變;晶體上的力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電傳感器多采用正壓電效應(yīng)。
逆壓電效應(yīng)是指交變電場(chǎng)引起晶體的機(jī)械變形，又稱電致伸縮效應(yīng)。利用逆壓電效應(yīng)制作的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電傳感器的受力變形有五種基本類型:厚度變形型、長(zhǎng)度變形型、體積變形型、厚度剪切型和平面剪切型。壓電晶體是各向異性的，并不是所有的晶體都能在這五種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如，石英晶體沒(méi)有體積變形的壓電效應(yīng)，但有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形的壓電效應(yīng)。
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