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压电式压力传感器的工作原理介绍
时间: 2021-09-22 13:50:14 浏览次数:
压电式压力传感器主要是基于压电效应,利用电气元件等机械将要测量的压力转化为电能,然后进行相关的测量工作,如许多压力变送器和压力传感器。

压电传感器不能用于静态测量,因为受外力作用后的电荷只有在电路输入电阻无穷大的情况下才能被保存。但事实上,情况并非如此。因此,压电传感器只能用于动态测量。其主要压电材料有:磷酸二氢铵、酒石酸钾钠和石英。石英上存在压电效应。
当应力变化时,电场变化很小,其他压电晶体会取代石英。酒石酸钾钠具有较大的压电系数和压电灵敏度,只能在室内湿度和温度较低的地方使用。磷酸二氢铵是一种人工晶体,可在高湿、高温环境中使用。因此,它的应用非常广泛。随着技术的发展,压电效应在多晶体中得到了广泛的应用。如压电陶瓷、铌酸镁压电陶瓷、铌酸盐压电陶瓷、钛酸钡压电陶瓷等。
压电效应可分为正压电效应和反压电效应。
正压电效应是指当晶体受到固定方向的外力时,会在晶体内部产生电极现象,同时在两个表面产生相反的电荷;当外力消除后,晶体恢复到不带电状态;当外力的方向改变时,电荷的极性也会改变;晶体上的力产生的电荷量与外力的大小成正比。压电传感器多采用正压电效应。
逆压电效应是指交变电场引起晶体的机械变形,又称电致伸缩效应。利用逆压电效应制作的变送器可用于电声和超声工程。压电传感器的受力变形有五种基本类型:厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度剪切型和平面剪切型。压电晶体是各向异性的,并不是所有的晶体都能在这五种状态下产生压电效应。例如,石英晶体没有体积变形的压电效应,但有良好的厚度变形和长度变形的压电效应。
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