●項目——力的測量●任務——大氣壓力檢測大氣壓力檢測?任務導入

大氣壓力如何檢測？?壓電式傳感器大氣壓力檢測●壓電式傳感器：一種典型的自發(fā)電式傳感器，它是以某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應為轉換原理的傳感器?？梢詼y量最終能變換為力的各種非電物理量，例如動態(tài)力、動態(tài)壓力、振動加速度等，但不能用于靜態(tài)參數(shù)的測量?！駜?yōu)點：體積小、重量輕、頻帶寬、靈敏度高大氣壓力檢測?壓電效應●正壓電效應：某些晶體，在一定方向受到外力作用時，內部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應地在晶體的兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力作用除去時，又恢復到不帶電狀態(tài)?！衲鎵弘娦涸趬弘姴牧系膬蓚€電極面上，如果加以交流電壓，那么壓電片能產(chǎn)生機械振動，即壓電片在電極方向上有伸縮的現(xiàn)象，壓電材料的這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應”，也叫做“電致伸縮效應”。

利用壓電效應的可逆性，可以實現(xiàn)機——電能量的相互轉換大氣壓力檢測?壓電效應●力的方向改變時，電荷的符號也隨之改變，外力去掉后，電荷消失。大氣壓力檢測?石英晶體的壓電效應

(b)切割方向(a)晶體外形

(c)晶片●x軸：電軸，它通過六面體相對的兩個棱線并垂直于光軸。●y軸：機械軸，它垂直于兩個相對的晶柱棱面?！駔軸：光軸，它與晶體的縱軸線方向一致。大氣壓力檢測?石英晶體的壓電效應——石英晶體的縱、橫向壓電效應●當沿著X軸對壓電晶片施加力時，將在垂直于X軸的表面上產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象稱為縱向壓電效應。●沿著y軸施加力的作用時，電荷仍出現(xiàn)在與X軸垂直的表面上，這稱之為橫向壓電效應?！癞斞刂鳽軸方向受力時不產(chǎn)生壓電效應。大氣壓力檢測?石英晶體的壓電效應——石英晶體的縱、橫向壓電效應●當沿電軸方向加作用力Fx時，則在與電軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷●當沿機械軸方向加作用力Fy時，則仍在與電軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷

壓電系數(shù)（C/N）√產(chǎn)生的電荷與作用力的大小成正比，與晶片尺寸有關。√產(chǎn)生的電荷與作用力的大小成正比，與晶片尺寸無關。大氣壓力檢測?石英晶體的壓電效應——壓電晶片產(chǎn)生電荷的極性與受力●若沿晶片的x軸施加壓力Fx，則在加壓的兩表面上分別出現(xiàn)正負電荷?！袢粞鼐膟軸施加壓力Fy時，則在加壓的表面上不出現(xiàn)電荷，電荷仍出現(xiàn)在垂直x軸的表面上，只是電荷的極性相反。●若將x、y軸方向施加的壓力改為拉力，則產(chǎn)生電荷的位置不變，只是電荷的極性相反?！?/p>

壓電陶瓷：人工制造的具有電疇結構的多晶壓電材料。電疇是分子自發(fā)形成的區(qū)域，它有一定的極化方向。大氣壓力檢測?壓電陶瓷的壓電效應不具有壓電效應有了壓電特性原始的壓電陶瓷外加直流電場極化電場去除后，電疇方向基本不變，留下了很強的剩余極化。極化過的壓電陶瓷受力后產(chǎn)生電荷。●

極化處理：在一定溫度下對壓電陶瓷施加強電場（如20～30kv/cm直流電場）。大氣壓力檢測?壓電陶瓷的極化處理外力作用極化處理的壓電陶瓷外加直流電場●

原因：陶瓷內部的電疇的極化方向在外電場作用下都趨向于電場的方向，這個方向就是壓電陶瓷的極化方向。壓電效應(a)未極化

(b)電極化壓電式傳感器測量電路1、把它的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗；2、放大傳感器輸出的微弱信號。前置放大器作用前置放大器形式1、電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正