壓電式傳感器主講教師：《無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù)》壓電與逆壓電效應(yīng)1壓電材料2測(cè)量與轉(zhuǎn)換電路3目錄壓電式傳感器應(yīng)用401壓電與逆壓電效應(yīng)壓電與逆壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)壓電與逆壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)壓電與逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)壓電與逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)02壓電材料壓電材料01壓電常數(shù)03介電常數(shù)05電阻02彈性常數(shù)04機(jī)械耦合系數(shù)06居里點(diǎn)基本參數(shù)壓電材料2.1石英晶體SiO2壓電材料2.1石英晶體光軸電軸機(jī)械軸壓電材料2.1石英晶體x軸方向?qū)a(chǎn)生壓縮變形x軸的正方向出現(xiàn)正電荷X軸方向受壓x軸上出現(xiàn)電荷x軸正方向?yàn)樨?fù)電荷y軸方向上不出現(xiàn)電荷Y軸方向受壓晶體不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)Z軸方向受壓壓電材料2.2壓電陶瓷靈敏度高成本低多晶壓電材料常用的壓電陶瓷材料鋯鈦酸鉛系列壓電陶瓷（PZT）非鉛系壓電陶瓷（如BaTiO3）壓電材料2.2壓電陶瓷壓電材料2.2壓電陶瓷03測(cè)量與轉(zhuǎn)換電路測(cè)量與轉(zhuǎn)換電路3.1壓電晶片的連接方式（1）并聯(lián)（2）串聯(lián)輸出電容及極板上的電荷為單塊晶體片的2倍輸出電壓與單片上的電壓相等輸出電荷等于單片上的電荷輸出電壓為單片電壓的2倍總電容為單片的1/2測(cè)量與轉(zhuǎn)換電路3.2等效電路壓電器件可看做一個(gè)有源電容器，可等效為電壓源、電荷源。測(cè)量與轉(zhuǎn)換電路3.3壓電式傳感器的測(cè)量電路

輸入電壓參考電壓+-高內(nèi)阻、小功率，不能被檢測(cè)儀器直接檢測(cè)到電容器的缺點(diǎn)放大傳感器輸出的微弱信號(hào)將它的高阻抗輸出變換成低阻抗輸出前置放大器的作用04壓電式傳感器應(yīng)用電壓式傳感器應(yīng)用力敏感元件動(dòng)態(tài)力√震動(dòng)加速度√動(dòng)態(tài)壓力√靜態(tài)參數(shù)×壓電式傳感器應(yīng)用4.1測(cè)力傳感器當(dāng)外力作用時(shí)，它將產(chǎn)生彈性形變，并將力傳遞到石英晶片上，石英晶片產(chǎn)生壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)力-電的轉(zhuǎn)換，并被后級(jí)設(shè)備測(cè)量到。壓電式傳感器應(yīng)用4.2加速度傳感器壓電元件受慣性力沖擊時(shí)，實(shí)現(xiàn)力-電的轉(zhuǎn)換，慣性力是加速度的函數(shù)。F=ma壓電式傳感器應(yīng)用4.3金屬加工切削力測(cè)量壓電傳感器輸出信號(hào)切削加工時(shí)，切削力通過(guò)刀具傳給壓電式傳感器，壓電式傳感器將切削力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，根據(jù)電信號(hào)能測(cè)得切削力的變化。壓電式傳感器應(yīng)用4.4玻璃破碎報(bào)警器玻璃受撞擊和破碎時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，壓電式傳感器將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)前置放大、帶通濾波后，與一個(gè)設(shè)定好的閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)閾值時(shí)，系統(tǒng)將使揚(yáng)聲器報(bào)警。壓電式傳感器應(yīng)用4.4玻璃破碎報(bào)警器玻璃受撞擊和破碎時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，壓電式傳感器將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)