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壓電傳感器優(yōu)缺點(diǎn)及應用
- 2018-12-14-

壓電傳感器是利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的壓電效應制成的傳感器。所謂壓電效應是指某些電介質(zhì)在受到某一方向的外力作用而發(fā)生形變(包括彎曲和伸縮形變)時(shí),由于內部電荷的極化現象,會(huì )在其表面產(chǎn)生電荷的現象。壓電材料 它可分為壓電單晶、壓電多晶和有機壓電材料。壓電式傳感器中用得最多的是屬于壓電多晶的各類(lèi)壓電陶瓷和壓電單晶中的石英晶體。其他壓電單晶還有適用于高溫輻射環(huán)境的鈮酸鋰以及鉭酸鋰、鎵酸鋰、鍺酸鉍等。

壓電傳感器參數:

 ?。?)壓電常數是衡量材料壓電效應強弱的參數, 它直接關(guān)系到壓電輸出的靈敏度。

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

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

 ?。?)在壓電效應中,機械耦合系數等于轉換輸出能量(如電能)與輸入的能量(如機械能)之比的平方根; 它是衡量壓電材料機電能量轉換效率的一個(gè)重要參數。

 ?。?)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。

 ?。?)壓電材料開(kāi)始喪失壓電特性的溫度稱(chēng)為居里點(diǎn)溫度。

  壓電傳感器的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡(jiǎn)單、工作可靠和重量輕等。壓電晶體可長(cháng)期工作溫度可達到400℃以上,瞬間(10個(gè)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(xiàn)性好、遲滯小、在很寬的溫度范圍內靈敏度恒定、頻響范圍寬、可承受幾乎無(wú)限的載荷循環(huán)數,絕緣阻抗非常高。

  另外,由于石英晶體的高剛度,測量時(shí)相應的材料變形極小,一般在幾微米之內,石英敏感元件的高固有頻率特別適合于快速和動(dòng)態(tài)過(guò)程的測量,它們不僅可以用于研發(fā),也被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和試驗過(guò)程。由于測量過(guò)程中幾無(wú)形變,所以緩慢或準靜態(tài)過(guò)程測量的誤差很小。壓電式傳感器的缺點(diǎn)是某些壓電材料需要防潮措施,而且輸出的直流響應差,需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來(lái)克服這一缺陷。


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