第5章-压电式传感器2课件.ppt

1、 。压电陶瓷位移器压电陶瓷位移器压电陶瓷超声换能器压电秤重浮游计压电秤重浮游计压电加速度计 压电警号压电警号 压电元件压电元件机械能电能石英晶体无体积变形 压电材料包括：石英晶体、压电陶瓷、高分子材料压电材料包括：石英晶体、压电陶瓷、高分子材料 及压电半导体。及压电半导体。石英晶体石英晶体：SiO2,铌酸锂(LiNbO2)，主要是单晶，压电系数较低。压电陶瓷压电陶瓷：PZT，PWN，人工制造的多晶。压电系数 较高,为石英晶体的几十到几百倍。高分子材料：高分子材料：PVF、PVDF、PVC，柔软，不易碎，可防水;可制成薄膜及套管状。压电系数较压电陶瓷高几十倍。压电半导体压电半导体:ZnS GaA

2、s,易于集成一体化压 电 晶 片按特定方向切片按特定方向切片人工合成水晶人工合成水晶铌酸锂铌酸锂LhbLQdF111xqd1 22ybqdayxFhldq11xxFdq11123PPP123123,()0PPPPPP123123,()0PPPPPPw纵向压电效应：纵向压电效应：在在X X轴方向上施加力轴方向上施加力F F，在，在YZYZ面上会产生电荷面上会产生电荷。w横向压电效应横向压电效应：在在Y Y轴方向施加力轴方向施加力F F，YZYZ面产生电荷，方向相反。面产生电荷，方向相反。w在在Z Z轴方向施加力无电荷产生轴方向施加力无电荷产生。晶片上电荷极性与受力方向关系晶片上电荷极性与受力方向

3、关系xxFdq11yxFhldq11压电材料性能指标压电材料性能指标 压电系数压电系数 d：反映电荷与作用力的关系。反映电荷与作用力的关系。(大大)介电系数介电系数 ：对一个特定几何形状的压电元件，对一个特定几何形状的压电元件，决定了传感器固决定了传感器固 有电容及固有频率。有电容及固有频率。居居 里里 点点：即最大安全温度。即最大安全温度。在此温度及以上，压电性能被破坏在此温度及以上，压电性能被破坏.(高高)最大安全应力最大安全应力:刚度或机械强度。在最大安全应力内刚度或机械强度。在最大安全应力内,性能稳定。性能稳定。(大大)电阻（率）电阻（率）：电阻大电阻大,电荷泄漏小，低频特性好。电荷泄

4、漏小，低频特性好。(大大)安安 全全 湿湿 度度：压电材料易潮湿的程度。压电材料易潮湿的程度。(高高)施加外电场时，电畴的极化方向发生转动，趋施加外电场时，电畴的极化方向发生转动，趋向外电场向外电场 方向排列。外电场强度达到饱和程度方向排列。外电场强度达到饱和程度时，所有的电畴与外电场一致。时，所有的电畴与外电场一致。外电场去掉后，电畴极化方向基本不变，剩余外电场去掉后，电畴极化方向基本不变，剩余极化强度很大。所以，压电陶瓷极化后才具有压极化强度很大。所以，压电陶瓷极化后才具有压电特性，未极化时是非压电体。电特性，未极化时是非压电体。q=d33 Fq=-d32 F Ax/Ay=-d31 F A

5、x/Ay极化方向为极化方向为Z轴轴(下标下标3)，X、Y轴互易轴互易(下标下标1或或2)，平面上各向同性。平面上各向同性。,2,22CCUU QQ+_U+_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _+_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2,2,CC QQ UU+_U+_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _+aQUCaSCd uUKFqQKFquaKKCquaKK C等效电压源 等效电荷源电路示意图sinmad FutC()mimacidFUCCC()1aciR CCC222()1()mimacidF j RUR CCCimumaciU

6、dKFCCC222()()()1()imaciimaciUR CCCUR CCC()aciR CCC12()()1()imimUKU0(1)acifAQUCCCA C 0fQUC 110()faciA CCCC1.超声波传感器超声波传感器振动式液位开关振动式液位开关压电加速度计 压电元件产品压电元件产品点火器imumaciUdKFCCC0fQUC填空：1.当石英晶体受压时，电荷产生在（）A、与光轴垂直的Z面上 B、与电轴垂直的X面上 C、与机械轴垂直的Y面上 D、所有的面上2.压电式传感器适合测量()的压力 A、缓慢变化 B、快速变化 C、稳定不变计算：一个矩形石英晶体压电片，与其电轴、机械轴

7、和光轴分别垂直的三个面的面积之比为20：1：2。当沿这三个轴方向同时相等大小和方向的外力F时，其相应的三个面上出现的电荷应该是多少？精品课件精品课件！精品课件精品课件！输出 输入次数00.51.01.52.02.5正行10.00200.20150.40050.60000.79951.000反行10.00300.20200.40200.60100.8005正行20.00250.20200.40100.60000.79950.9995反行20.00350.20300.40200.60150.8005正行10.00350.20200.40100.60000.78950.9990反行20.00400.20300.40200.60100.8005 某压力传感器的校准数据如下,试计算该传感器的(1)线性度(2)变差