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文档简介

传感器技术与应用传感器原理与应用7.2.2压电陶瓷（多晶体）压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，材料的内部晶粒有许多自发极化的电畴，具有一定的极化方向。无电场作用时，电畴在晶体中分布杂乱分布，极化相互抵消呈中性。施加外电场时，电畴的极化方向发生转动，趋向外电场方向排列。外电场强度达到饱和程度时，所有的电畴与外电场一致。外电场去掉后，电畴极化方向基本不变，剩余极化强度很大。所以，压电陶瓷极化后才具有压电特性，未极化时是非压电体。7.2.2压电陶瓷（多晶体）晶体极化后，沿极化方向（垂直极化平面）作用力时，引起剩余极化强度变化，在极化面上产生电荷，电荷量的大小与外力成正比关系，电荷密度：d33

—压电陶瓷的纵向压电常数，d33

比

d11、d12大的多所以压电陶瓷制作的传感器灵敏度比压电晶体高，但极化后的压电陶瓷受温度影响又使压电特性减弱。随时间延长（2年后）d33会下降，作为传感器使用时要经常校准修正。7.2.2压电陶瓷（多晶体）

性能参数：

压电常数；

介电常数（高）；

弹性常数；

机械耦合系数；

工作温度。锆钛酸铅（压电陶瓷PZT）是一种性能优越的压电陶瓷，是目前最普遍使用的压电材料。压电元件主要参数性能石英和压电陶瓷是性能较好的压电材料，但有共同的缺点，密度大、硬、易碎，不耐冲击，难以加工。新型合成高分子材料：PVF聚氟乙烯、PVF2聚偏二氟乙烯、PVC聚氯乙烯等能很好的克服这一缺陷，可以作成轻小柔软的压电元件。灵敏度比PZT（压电陶瓷）大17倍。压电半导体材料，具有压电特性又有半导体特性，可研制集成压电传感器系统。这些材料有：(ZnS)(CdTe)(ZnO)(CdS)(GaAs)7.2.3新型压电材料聚偏氟乙烯压电效应而这些新型合成材料的分子链中C—F键具有极性，有一定的偶极矩；通常晶胞内的极矩相互抵消整体不显极性，没有压电效应；必须经过拉伸、极化过程，特殊处理才会具有良好的压电效应。7.2.3新型压电材料在实际应用中为提高灵敏度使表面有足够的电荷，常常把两片、四片压电元件组成在一起使用。由于压电材料有极性，因此存在连接方法，双片连接时：

压电晶片按+-+-粘贴时电路并联

C=2C

Q’=2Q

U’=U+_+_U’电荷增加一倍，适用于电荷放大器7.2.4压电元件结构形式+++++++++++_______________________+++++++++++U’+__+++++++++++___________++++++++++____________

压电晶片按+--+粘贴时电路串联电压增加一倍适用于电压放大器7.2.4压电元件结构形式C=2/CU’=2UQ’=Q7.2.4压电元件结构形式总结与思考

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