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1、传感器与检测技术第2章(4)压电式位移传感器 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器v发发电电型型位位移移传传感感器器是是将将被被测测物物理理量量转转换换为为电电源性参量源性参量，如，如电动势电动势、电荷电荷等等。等等。v是一种能量转换型传感器。是一种能量转换型传感器。v这类传感器有磁电型、压电型等。这类传感器有磁电型、压电型等。v本节介绍压电式位移传感器。本节介绍压电式位移传感器。2第二节第二节 压电式位移传
2、感器压电式位移传感器v压压电电式式位位移移传传感感器器的的基基本本工工作作原原理理是是将将位位移移量量转转换换为为力力的的变变化化，然然后后利利用用压压电电效效应应将将力力的变化转换为的变化转换为电信号电信号。3第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器v压电效应压电效应v某某些些物物质质沿沿某某一一方方向向受受到到外外力力作作用用时时，会会产产生生变变形形，同同时时其其内内部部产产生生极极化化现现象象，此此时时在在这这种种材材料料的的两两个个表表面面产产生生符符号号相相反反的的电电荷荷，当当外外力力去去掉掉后后，它它又又重重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为新恢复到不带电的状态，这种现
3、象被称为压电效应压电效应。v当当作作用用力力方方向向改改变变时时，电电荷荷极极性性也也随随之之改改变变。这这种种机机械械能能转转化化为为电电能能的的现现象象称称为为“正正压压电电效效应应”或或“顺压电效应顺压电效应”。4第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器v压电效应压电效应正（顺）压电效应示意图正（顺）压电效应示意图5第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器v压电效应压电效应v反反之之，当当在在某某些些物物质质的的极极化化方方向向上上施施加加电电场场，这这些些材材料料在在某某一一方方向向上上产产生生机机械械变变形形或或机机械械压压力力；当当外外加加电电场场撤撤去去时时，这这些些
4、变变形形或或应应力力也也随随之之消消失失。这这种种电电能能转转化化为为机机械械能能的的现现象象称称为为“逆逆压压电电效效应应”或或“电致伸缩效应电致伸缩效应”。6第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器v压电效应压电效应7第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器v压电效应压电效应v常常见见的的压压电电材材料料可可分分为为两两类类，即即压压电电单单晶晶体体和和多晶体压电陶瓷多晶体压电陶瓷。8第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器v压压电电单单晶晶体体有有石石英英(包包括括天天然然石石英英和和人人造造石石英英)、水水溶溶性性压压电电晶晶体体(包包括括酒酒石石酸酸钾钾钠钠、酒酒石酸乙烯二铵、酒石酸二钾、硫酸锤等石酸乙烯二铵、酒石酸二钾、硫酸锤等)；v多多晶晶体体压压电电陶陶瓷瓷有有钛钛酸酸钡钡压压电电陶陶瓷瓷、锆锆钛钛酸酸铅铅系系压压电电陶陶瓷瓷、铌铌酸酸盐盐系系压压电电陶陶瓷瓷和和铌铌镁镁酸酸铅压电陶瓷等。铅压电陶瓷等。9第二节第二节 压电式位移传感器压电式位移传感器10