壓電效應原理

正壓電效應（順壓電效應）：壓電效應表明了石英晶體的力學(xué)性質(zhì)和電學(xué)的耦，1880年雅克?保羅?居里和皮埃爾?居里發(fā)現在石英，電氣石等多種晶體在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內部會(huì )產(chǎn)生極化現象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會(huì )恢復到不帶電的狀態(tài)，于是他們將這種現象稱(chēng)為壓電效應。

逆壓電效應（電致伸縮效應）：后來(lái)他們發(fā)現電場(chǎng)可以使壓電材料發(fā)生形變，當在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì )發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，他們將這種現象命名為逆壓電效應。

常見(jiàn)的壓電材料

常見(jiàn)的壓電材料可分為兩類(lèi)，即壓電單晶體和多晶體壓電陶瓷。

壓電單晶體有石英(包括天然石英和人造石英)、水溶性壓電 晶體(包括酒石酸鉀鈉、酒石酸乙烯二銨、酒石酸二鉀、硫酸錘 等)。

 多晶體壓電陶瓷有鈦酸鋇壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷、 鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等。

壓電材料應具備以下幾個(gè)主要特性：

①轉換性能。要求具有較大的壓電常數。

②機械性能。機械強度高、剛度大。

③電性能。高電阻率和大介電常數。

④環(huán)境適應性。溫度和濕度穩定性要好，要求具有較高的居里點(diǎn)，獲得較寬的工 作溫度范圍。

⑤時(shí)間穩定性。要求壓電性能不隨時(shí)間變化

基于應力檢測的壓電傳感器

依據電介質(zhì)壓電效應研制的一類(lèi)傳感器稱(chēng)為壓電傳感器。壓電式傳感器是一種典型的有源(發(fā)電型)傳感器，以電介質(zhì)的壓電效 應為基礎，外力作用下在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現非電量測量。

    壓電傳感元件是力敏感元件，其可以對各種動(dòng)態(tài)力、機械沖擊和振動(dòng) 進(jìn)行測量，在聲學(xué)、醫學(xué)、力學(xué)、石油勘探、導航方面都得到廣泛的 應用。

壓電式傳感器具有響應頻帶寬、靈敏度高、信噪比大、結構簡(jiǎn)單、工 作可靠、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。