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壓電傳感器優缺點及應用
- 2018-12-14-

壓電傳感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变(包括弯曲和伸缩形变)时,由于内部电荷的极化现象,会在其表面产生电荷的现象。压电材料 它可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。其他压电单晶还有适用于高温辐射环境的铌酸锂以及钽酸锂、镓酸锂、锗酸铋等。

壓電傳感器參數:

  (1)压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数, 它直接关系到压电输出的灵敏度。

  (2)压电材料的弹性常数、 刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。

  (3)对于一定形状、 尺寸的压电元件, 其固有电容与介电常数有关; 而固有电容又影响着壓電傳感器的频率下限。

  (4)在压电效应中,机械耦合系数等于转换输出能量(如电能)与输入的能量(如机械能)之比的平方根; 它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。

  (5)压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏, 从而改善壓電傳感器的低频特性。

  (6)壓電材料開始喪失壓電特性的溫度稱爲居裏點溫度。

  壓電傳感器的優點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡單、工作可靠和重量輕等。壓電晶體可長期工作溫度可達到400℃以上,瞬間(10個毫秒級)沖擊溫度可達4000K以上,可承受很高的表面壓力(》150N/mm2)、剛度很高、線性好、遲滯小、在很寬的溫度範圍內靈敏度恒定、頻響範圍寬、可承受幾乎無限的載荷循環數,絕緣阻抗非常高。

  另外,由于石英晶体的高刚度,测量时相应的材料变形极小,一般在几微米之内,石英敏感元件的高固有频率特别适合于快速和动态过程的测量,它们不仅可以用于研发,也被广泛用于工业97.在线观视频免费观看和试验过程。由于测量过程中几无形变,所以缓慢或准静态过程测量的误差很小。压电式传感器的缺点是某些压电材料需要防潮措施,而且输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或電荷放大器来克服这一缺陷。


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