第6章 压电式传感器6.1 什么是压电效应?什么是逆压电效应?答:① 正压电效应就是对某些电介质[1][1]沿一定方向施以外力使其变形时,其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。② 当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压,那么压电片将产生机械振动,即压电片在电极方向上产生伸缩[2][2]变形,压电材料的这种现象称为电致伸缩效应,也称为逆压电效应。6.3 试分石英晶体的压电效应原理。答:石英晶体的化学成分是 (,是单晶结构,理想形状六角锥体,如6-1a所示。石英晶体是各向异性材料,不同晶向具有各异的物理特性,用x、y、z轴来描述。z轴:是通过锥顶端的轴线,是纵向轴,称为光轴,沿该方向受力不会产生压电效应。x轴:经过六面体的棱线并垂直于z轴的轴为x轴,称为电轴(压电效应只在该轴的两个表面产生电荷集聚),沿该方向受力产生的压电效应称为“纵向压电效应”。y轴:与x、z轴同时垂直的轴为y轴,称为机械轴(该方向只产生机械变形,不会出现电荷集聚)。沿该方向受力产生的压电效应称为“横向压电效应”。石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷,当外力去掉后,恢复到不带电的状态;而当作用力方向改变时,电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之,如对石英晶体施加一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随之消失,称为逆压电效应。6.12 将一压电式力传感器与一只灵敏度 (可调的电荷放大器连接,然后接到灵敏度为 (=20mm/V的光线示波器上记录,已知压电式压力传感器的灵敏度为 (=5pc/Pa,该测试系统的总灵敏度为S=0.5mm/Pa,试问:(1) 电荷放大器的灵敏度 (应调为何值(V/pc)?(2) 用该测试系统测40Pa的压力变化时,光线示波器上光点的移动距离是多少?

第6章 压电式传感器

6.1 什么是压电效应?什么是逆压电效应?

答:① 正压电效应就是对某些电介质^[1][1]沿一定方向施以外力使其变形时,其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。

② 当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压,那么压电片将产生机械振动,即压电片在电极方向上产生伸缩^[2][2]变形,压电材料的这种现象称为电致伸缩效应,也称为逆压电效应。

6.3 试分石英晶体的压电效应原理。

答:石英晶体的化学成分是,是单晶结构,理想形状六角锥体,如6-1a所示。石英晶体是各向异性材料,不同晶向具有各异的物理特性,用x、y、z轴来描述。

z轴:是通过锥顶端的轴线,是纵向轴,称为光轴,沿该方向受力不会产生压电效应。

x轴:经过六面体的棱线并垂直于z轴的轴为x轴,称为电轴(压电效应只在该轴的两个表面产生电荷集聚),沿该方向受力产生的压电效应称为“纵向压电效应”。

y轴:与x、z轴同时垂直的轴为y轴,称为机械轴(该方向只产生机械变形,不会出现电荷集聚)。沿该方向受力产生的压电效应称为“横向压电效应”。

石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷,当外力去掉后,恢复到不带电的状态;而当作用力方向改变时,电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之,如对石英晶体施加一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随之消失,称为逆压电效应。

6.12 将一压电式力传感器与一只灵敏度可调的电荷放大器连接,然后接到灵敏度为=20mm/V的光线示波器上记录,已知压电式压力传感器的灵敏度为=5pc/Pa,该测试系统的总灵敏度为S=0.5mm/Pa,试问:

(1) 电荷放大器的灵敏度应调为何值(V/pc)?

(2) 用该测试系统测40Pa的压力变化时,光线示波器上光点的移动距离是多少?