中村講述壓力傳感器原理

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第九課-講述壓力傳感器的工作原理

一,、壓力傳感器的原理

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器,而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的,，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器

科學(xué)家根據(jù)晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的,。某些晶體介質(zhì),，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時，就產(chǎn)生了極化效應(yīng);當(dāng)機(jī)械力撤掉之后,，又會重新回到不帶電的狀態(tài),，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng),，這就是所謂的極化效應(yīng),。這個效應(yīng)研制出了壓力傳感器。

壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英,、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺,。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的,，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在,，但溫度超過這個范圍之后,，壓電性質(zhì)消失(這個高溫就是所謂的“居里點(diǎn)")。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小(也就說壓電系數(shù)比較低),，所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代,。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù),但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用,。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度,，所以 已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。

二、壓力傳感器的應(yīng)用

壓力傳感器原理在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多品體上,，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷,，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT,、鈮酸鹽系壓電陶瓷,、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理,，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量,，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存,。實(shí)際的情況不是這樣的,，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度,、壓力和力等的測量中,。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單,、體積小,、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn),。壓電式加速度傳感器在飛機(jī),、汽車、船舶,、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。

壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量,。也可以用于軍事工業(yè),，例如用它來測量在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力,，也可以用來測量微小的壓力,。

壓力傳感器原理壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的,，因?yàn)闇y量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣,。

除了壓電傳感器之外,，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來的壓阻傳感器利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等,這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料,，在不同的場合能夠發(fā)揮它們的用途。