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壓電式傳感器 一．壓電式傳感器的工作原理 是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在外力作用下，在電介質(zhì)的表面上產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量。 壓電傳感元件是力敏感元件，所以它能測(cè)量最終能變換為力的那些物理量，例如力、壓力、加速度等。 1.壓電效應(yīng) 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。 當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。 二．壓電材料及其壓電機(jī)理 壓電傳感器的壓電元件材料一般有三類： 1. 壓電晶體（如石英晶體）； 石英晶體是最常用的壓電晶體之一。它的理想幾何形狀為正六面體晶柱。在晶體學(xué)中可以用三根互相垂直的晶軸表示，其中縱向軸Z稱為光軸；經(jīng)過(guò)正六面體棱線且垂直于光軸的X軸和Z軸同時(shí)垂直的Y軸稱為機(jī)械軸。 石英晶體的三個(gè)晶軸 （1）光學(xué)軸（基準(zhǔn)軸，Z軸）：光在該方向通過(guò)沒(méi)有雙折射現(xiàn)象，該方向沒(méi)有壓電效應(yīng)，光學(xué)方法確定。 （2）機(jī)械軸（Y軸）：垂直XZ面，在電場(chǎng)的作用下，該軸方向的機(jī)械變形最明顯。 （3）電軸（X軸）：經(jīng)過(guò)晶體棱線，垂直于該軸的表面上壓電效應(yīng)最強(qiáng)。 當(dāng)晶體受到X-X方向的外力作用時(shí)，晶體表面上產(chǎn)生的電荷為： 2. 經(jīng)過(guò)極化處理的壓電陶瓷； 3. 高分子壓電材料；