压电式压力传感器

    压电式传感器是一种典型的发电型传感器，其传感元件是压电材料，它以压电材料的压电效应为转换机理实现压力到电量的转换。

    某些物质、如石英、钛酸钡等，当受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面上有电荷出现，形成电场。当外力去掉时，又重新回复到原不带电状态，这种现象称为压电效应。压电式传感器原理如图2. 31所示。若将这些物质置于电场中，其几何尺寸也发生变化，这种由于外电场作用导致物质机械变形的现象，称为逆压电效应或电致伸缩效应。

 

图2. 31压电式传感器原理

    压电式传感器结构如图2.32所示，由传感器体1、压电转换元件2、弹性膜片3、电极4、引线5组成。由于压电转换元件（如石英晶体）与传感体这

两种材料的温度膨胀系数不同，当温度变化时会因膨胀量不一致产生相互挤压的附加力而成为测量误差的主要来源。为消除这种影响，在传感器设计上要采用一定的措施，例如在压电原件与膜片之间加装第三种材料构成温度补偿元件。

 

图2 32压电式压力气传感器结构示意图

1-传感器体；2-压电转换元件；3-弹性膜片；

   4-电极；5-引线

    图2. 33(a)、(b)是压电式压力传感器及其特性曲线。当被测力F(或压力P)通过外壳上的传力上盖作用在压电晶片上时，压电晶片受力，上下表面产生电荷，电荷量与作用力F成正比。电荷由导线引出接入测量电路（电荷放大器或电压放大器）。

 

图2. 33压电式压力传感器及其特性