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第六章壓電式傳感器(編輯修改稿)

2025-08-28 17:47 本頁面

　

【文章內容簡介】場。在無外電場作用時 , 電疇在晶體中雜亂分布 , 它們的極化效應被相互抵消 , 壓電陶瓷內極化強度為零。因此原始的壓電陶瓷呈中性 , ② 加電場電疇方向發(fā)生轉動 , 趨向于按外電場方向的排列 , 從而使材料得到極化。外電場愈強 , 就有更多的電疇更完全地轉向外電場方向。讓外電場強度大到使材料的極化達到飽和的程度 , 即所有電疇極化方向都整齊地與外電場方向一致時 , 外電場去掉后 , 電疇的極化方向基本不變 , 即剩余極化強度很大 , 這時的材料具有壓電特性。（ 2）壓電陶瓷力與電荷的關系當陶瓷材料受到外力作用時 , 電疇的界限發(fā)生移動 , 電疇發(fā)生偏轉 , 從而引起剩余極化強度的變化 , 因而在垂直于極化方向的平面上將出現(xiàn)極化電荷的變化。這種因受力而產生的由機械效應轉變?yōu)殡娦?, 將機械能轉變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象 , 就是壓電陶瓷的正壓電效應。電荷量的大小與外力成正比關系 : 33qd ?? 壓電陶瓷的壓電系數比石英晶體的大得多 , 所以采用壓電陶瓷制作的壓電式傳感器的靈敏度較高。極化處理后的壓電陶瓷材料的剩余極化強度和特性與溫度有關 , 它的參數也隨時間變化 , 從而使其壓電特性減弱。最早使用的壓電陶瓷材料是鈦酸鋇（ BaTiO3）。它是由碳酸鋇和二氧化鈦按一定比例混合后燒結而成的。它的壓電系數約為石英的 50倍 , 但使用溫度較低 , 最高只有 70℃ , 溫度穩(wěn)定性和機械強度都不如石英。目前使用較多的壓電陶瓷材料是鋯鈦酸鉛（ PZT系列） , 它是鈦酸鋇（ BaTiO3)和鋯酸鉛（ PbZrO3）組成的 Pb（ ZrTi）O3。它有較高的壓電系數和較高的工作溫度。鈮鎂酸鉛是 20 世紀 60 年代發(fā)展起來的壓電陶瓷。它由鈮鎂酸鉛 (Pb（ Mg Nb ） O3)、鋯酸鉛 (PbZrO3)和鈦酸鉛(PbTiO3)按不同比例配成的不同性能的壓電陶瓷 , 具有極高的壓電系數和較高的工作溫度 , 而且能承受較高的壓力。第三節(jié) 壓電元件的常用結構形式一、壓電元件的基本變形 (一 )厚度變形 (TE方式 ) 石英晶體的縱向壓電效應，產生的表面電荷密度為 1 1 1 1qd ??(二 )長度變形 (LE方式 ) 利用石英品體的橫向壓電效應，表面電荷的計算式為 1 1 2 2qd ??(三 )面剪切變形 (FS方式 ) 1 1 4 42 2 5 5qdqd????X切晶片 Y切晶片厚度剪切變形 (TS方式 ) 2 2 6 6qd ??Y切晶片（四）彎曲變形 (BS方式 ) 它不是基本變形方式，而是拉、壓、切應力共問作用的結果。根據具體俏況選擇合適的壓電常數。二、壓電材料并聯(lián)和串聯(lián)兩種接法并聯(lián)方式 nqqUUnCC ??? 39。39。39。特點：輸出電荷大，時間常數大，適合測慢速信號，以電荷為輸出的場合。串聯(lián)

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