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什么是压电传感器?

什么是压电传感器?

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  • 发布时间:2022-08-25 13:43
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摘要:​压电传感器是一种利用压电效应测量由施加在压电材料上的机械力引起的电动势的装置。它们基于机电能量转换原理,主要通过将获得的数据转换为电荷来测量力、压力、加速度、温度、应变和其他量。

什么是压电传感器?

【概要描述】​压电传感器是一种利用压电效应测量由施加在压电材料上的机械力引起的电动势的装置。它们基于机电能量转换原理,主要通过将获得的数据转换为电荷来测量力、压力、加速度、温度、应变和其他量。

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压电传感器是一种利用压电效应测量由施加在压电材料上的机械力引起的电动势的装置。它们基于机电能量转换原理,主要通过将获得的数据转换为电荷来测量力、压力、加速度、温度、应变和其他量。

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压电传感器主要用于柔性运动、触摸、振动和冲击测量。它们可用于许多领域,如医疗、航空航天、消费电子和核仪器。压电传感器很重要,因为振动和冲击会缩短电子和机电系统的寿命,这意味着脆弱的导线和键合线经常承受压力。冲击和脉冲冲击可能导致系统间歇性故障。

压电传感器的工作原理是压电效应。压电起源于希腊语piezai,字面意思是挤压。正如后者所暗示的,我们正在挤压石英晶体以产生电压。因此,压电传感器的工作原理是向晶体施加机械能,具体步骤如下。

压电晶体放置在两个金属板之间,金属板通常处于完美平衡状态(即使它们不是对称排列),不会传导任何电流。

金属板对材料施加机械应力或力,迫使晶体中的电荷失去平衡。过多的正负电荷出现在晶体表面的另一侧。

金属板收集这些电荷,并可用于产生电压和通过电路发送电流——电路被转换为压电。

在确定压电效应时,了解压电晶体的行为非常重要。基于压电效应的压电传感器可以在横向、纵向或剪切力下工作,并且对电场和电磁辐射不敏感。在较宽的温度范围内,其响应也非常线性,因此它是恶劣环境下的理想传感器。

压电传感器的优点:

1、高频响应:这意味着可以很容易地检测到变化非常快的参数。

2、高瞬态响应:因为它们可以检测微秒事件并提供线性输出。

3、高输出:表示可以在电子电路中测量。

4、体积小,结构坚固,操作方便。

压电传感器技术参数:

压电常数是测量材料压电效应强度的参数,它直接关系到压电输出的灵敏度。压电材料的弹性常数和刚度决定了压电器件的固有频率和动态特性。对于一定形状和尺寸的压电元件,其固有电容与介电常数有关;固有电容影响压电传感器的低频极限。

在压电效应中,机械耦合系数等于转换后的输出能量(如电能)与输入能量(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。

压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏,从而改善压电传感器的低频特性。压电材料开始失去压电性能的温度称为居里点温度。


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