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壓電式傳感器 是基于壓電效應(yīng)的傳感器。是一種自發(fā)電式和機(jī)電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測(cè)量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測(cè)量力和能變換為力的非電物理量。它的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和重量輕等。缺點(diǎn)是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應(yīng)差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。

(1)壓電常數(shù)是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù), 它直接關(guān)系到壓電輸出的靈敏度。

(2)壓電材料的彈性常數(shù)、 剛度決定著壓電器件的固有頻率和動(dòng)態(tài)特性。

(3)對(duì)于一定形狀、 尺寸的壓電元件, 其固有電容與介電常數(shù)有關(guān); 而固有電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。

(4)在壓電效應(yīng)中,機(jī)械耦合系數(shù)等于轉(zhuǎn)換輸出能量(如電能)與輸入的能量(如機(jī)械能)之比的平方根; 它是衡量壓電材料機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要參數(shù)。

(5)壓電材料的絕緣電阻將減少電荷泄漏, 從而改善壓電傳感器的低頻特性。

(6)壓電材料開始喪失壓電特性的溫度稱為居里點(diǎn)溫度。

石英(SiO2)晶體結(jié)晶形狀為六角形晶柱。兩端為一對(duì)稱的棱錐,六棱柱是它的基本組織,縱軸 z-z 稱作光軸,通過六角棱線而垂直于光軸的軸線 x-x 稱作電軸，垂直于棱面的軸線 y-y 稱作機(jī)械軸。如果從晶體中切下一個(gè)平行六面體，并使其晶面分別平行于 z-z 、y-y 、x-x軸線，這個(gè)晶片在正常狀態(tài)下不呈現(xiàn)電性。當(dāng)施加外力時(shí)，將沿 x-x 方向形成電場(chǎng)，其電荷分布在垂直于 x-x 軸的平面上

石英的化學(xué)式為 SiO2 ，在一個(gè)晶體單元中，有三個(gè)硅離子和六個(gè)氧離子 ，后者是成對(duì)的，所以一個(gè)和兩個(gè)交替排列。

當(dāng)沒有力作用時(shí)，硅離子和氧 離子在垂直于晶體 Z 軸的 XY 平面上的投影恰好等效為正六邊形排列，如上圖 a 示。這時(shí)正負(fù)離子正好分布在正六邊形的頂角上，呈現(xiàn)電中性。如果沿 X 方向壓縮，如上圖 b 所示，則硅離子 1 被擠入氧離子 2 和 6 之間，而氧離子 4 被擠入硅離子 3 和 5 之間，結(jié)果表面 A 上呈現(xiàn)負(fù)電荷，而在表面 B 上呈現(xiàn)正電荷。這一現(xiàn)象稱為縱向壓電效應(yīng)。

..若沿 Y 方向壓縮，如上圖 c 所示，硅離子 3 和氧離子 2 ，以及硅離子 5 和氧離子 6 都向內(nèi)移動(dòng)同樣的數(shù)值，故在電極 C 和 D 上不呈現(xiàn)電荷，而在表面 A 和 B 上， 即在 X 軸的端面上又呈現(xiàn)電荷，但與圖 b 的極性正好相反，這時(shí)稱為橫向壓電效應(yīng)。從研究的模型同樣可以看出:如果是使其伸長(zhǎng)而不是壓縮時(shí)，則電荷的極性正好相反。總之，石英等單晶體材料是各向異性的物體，在 X 或 Y 軸向施力時(shí)，在與 X 軸垂直的 面上產(chǎn)生電荷，電場(chǎng)方向與 X 軸平行，在 Z 軸方向施力時(shí)，不能產(chǎn)生壓電效應(yīng)。

壓電晶體與壓電陶瓷的比較:

相同點(diǎn):都是具有壓電效應(yīng)的壓電材料。

不同點(diǎn):石英的優(yōu)點(diǎn)是它的介電和壓電常數(shù)的溫度穩(wěn)定性好，適合做工作溫度范圍很寬的傳感器。極化后的壓電陶瓷，當(dāng)受外力變形后，由于電極矩的重新定位而產(chǎn)生電荷，壓電陶瓷的壓電系數(shù)是石英的幾十倍甚至幾百倍，但穩(wěn)定性不如石英好，居里點(diǎn)也低。

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HOMMEL 256125
HOMMEL 10001182 BAUMER 編碼器 314619
HYDAC 壓力表 HN60-01-A63/160/G1/4B
HEIDENHAIN 傳感器 MT12W,ID:231011-03
HEMOMATIK 備件 HM18P-A-5M
THALHEIM 編碼器 ITD 21 A4 Y73 1024 R NI K2SK1R S12
DOLD 繼電器 OW 5669.12/588/61
NOKEVAL 模擬轉(zhuǎn)換器 RS485 23293
NOKEVAL 溫服發(fā)射器與接收器成套 FTR970B-PRO
MTS 傳感器 RHM0050MD701S2B6101
ELCIS 編碼器 XW90K-180003600-45/45-9N-N-LL-R
KEB 電機(jī) 00.08.100-0967 24V DC P=11W
HYDAC 傳感器 HDA3840-A-400-124
HYDAC 開關(guān) EDS344-2-250-000RECHNER    KA0403  KAS-80-M16-S-K-PEEK-Y3-3G-3D
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