《传感器技术及应用》课程PPT教学课件（讲稿）第六章 压电传感器（1/2）第一节 压电传感器的工作原理 第二节 压电传感器的测量转换电路

第六章 压电传感器 本章学习压电传感器的原 理、应用及振动频谱分析。 202415/16

2024/5/16 1 本章学习压电传感器 的原 理、应用及振动频谱分析。 第六章 压电传感器

压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些电介质的 压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从 而实现非电量电测的目的。 压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力 的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等， 但不能用于静态参数的测量。 2024/5/16

2024/5/16 2 压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些电介质的 压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从 而实现非电量电测的目的。 压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力 的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等， 但不能用于静态参数的测量

第一节压电传感器的工作原理 在完全黑暗的环境里，将一块干燥的冰 糖用榔头敲碎，可以看到在敲碎的瞬间，发 出暗淡的蓝色闪光。 打火石。 202415/16 3

2024/5/16 3 在完全黑暗的环境里，将一块干燥的冰 糖用榔头敲碎，可以看到在敲碎的瞬间，发 出暗淡的蓝色闪光。 打火石。 第一节 压电传感器的工作原理

压电效应与逆压电效应 某些电介质在沿一定方向上受到外力作用而 晶格发生变形（机械变形），内部产生极化现象， 同时在其表面产生电荷，当外力去掉后，又重新 回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。 (物理机制) 若在电介质的极化方向上施加交变电压，它 就会产生机械变形。当去掉外加电场时，电介质 的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应（电 致伸缩效应) 2024/5/1

2024/5/16 4 一、压电效应与逆压电效应 某些电介质在沿一定方向上受到外力作用而 晶格发生变形 （机械变形），内部产生极化现象， 同时在其表面产生电荷，当外力去掉后，又重新 回到不带电的状态，这种现象称为压电效应 。 （物理机制） 若在电介质的极化方向上施加交变电压，它 就会产生机械变形。当去掉外加电场时，电介质 的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应（电 致伸缩效应）

以石英晶体为例说明压电效应原理：

以石英晶体为例说明压电效应原理：

天然石英晶体外形

天然石英晶体外形

天然石英晶体的结构及剖面 Z 1)

天然石英晶体的结构及剖面

天然石英晶体的三个轴 在晶体学中，可用三根相互垂直的轴来表示。其中 纵向轴称为光轴，也称z轴，有折光效应，没有压电效 应。 经过正六面体棱 线，并垂直于光轴 的轴线称为电轴， 也称x轴；经过正六 面体的棱面且垂直 于光轴的轴线称为 机械轴，也称轴。 2024/5/16 8

2024/5/16 8 天然石英晶体的三个轴 在晶体学中，可用三根相互垂直的轴来表示。其中 纵向轴称为光轴，也称z轴，有折光效应，没有压电效 应。 经过正六面体棱 线，并垂直于光轴 的轴线称为电轴， 也称x轴；经过正六 面体的棱面且垂直 于光轴的轴线称为 机械轴，也称y轴

天然石英晶体的三个面 从石英晶体上切割出一块平行六面体的切片， 再进一步从该正六面体上切割出正方形薄片，就 是工业中常用的石英晶片。正方形薄片的6个面 分别垂直于光轴(z轴)、电轴(x轴)和机械轴 (y轴) 。 面 一X面

天然石英晶体的三个面 从石英晶体上切割出一块平行六面体的切片， 再进一步从该正六面体上切割出正方形薄片，就 是工业中常用的石英晶片。正方形薄片的6个面 分别垂直于光轴（z轴）、电轴（x轴）和机械轴 （y轴）

石英晶体的化学式为SiO2,它的每个晶胞中 有3个硅离子和6个氧离子，一个硅离子和两个 氧离子交替排列（氧离子是成对出现的）。沿 光轴看去，可以认为是正六边形排列结构。 Si +4 1,2 20 2

石英晶体的化学式为SiO2，它的每个晶胞中 有3个硅离子和6个氧离子，一个硅离子和两个 氧离子交替排列（氧离子是成对出现的）。沿 光轴看去，可以认为是正六边形排列结构