压电式传感器

1. 正压电效应和逆压电效应的定义，正压电效应和逆压电效应之间的关系。2. 石英晶体的几个轴与压电效应的关系，石英晶体压电效应机理。3. 压电陶瓷的压电效应机理。4. 石英和压电陶瓷压电效应之间的差别。5. 压电晶体的等效电路，测量信号的频率响应特性。6. 多片压电晶体的串并联关系与电压、电荷等的简单计算。不考计算题

一、压电效应

正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。

逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。

相当于机械能与电能的转换

1.石英晶体压电效应

通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”，沿光轴Z－Z方向受力则不产生压电效应。

X轴出现正压电效应，在Y、Z轴方向则不出现电荷

2.压电陶瓷的压电效应

原始的压电陶瓷内极化强度为零，呈中性，不具有压电性质。极化方向发生转动，趋向于按外电场方向的排列。剩余极化强度很大，这时的材料才具有压电特性。

由于束缚电荷（内部）的作用，在陶瓷片的电极面上吸附了一层来自外界的自由电荷。

二、压电材料

① 转换性能。要求具有较大的压电常数。② 机械性能。机械强度高、刚度大。③ 电性能。高电阻率和大介电常数。④ 环境适应性。温度和湿度稳定性要好，要求具有较高的居里点，获得较宽的工作温度范围。⑤ 时间稳定性。要求压电性能不随时间变化。

三、测量电路

(1)电荷源与电容并联

（2）电压源与电容串联

前置放大器：电阻反馈的电压放大器 带电容板反馈的电荷放大器

电荷放大器电路的电缆长度变化的影响不大

四、连接方式

并联

串联

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四、连接方式

并联

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串联