什么是壓電力傳感器

 

壓電力傳感器

    壓電力傳感器適合于測量動態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)的力，還可有條件地用于靜態(tài)力測量。這種傳感器用石英晶體片做主動測量元件。受載時，在石英晶體片表面產(chǎn)生與載荷成正比的電荷，根據(jù)晶體切片表面與晶體軸所成的角度，石英晶體片分為拉力敏感和壓力敏感兩種。所產(chǎn)生的電荷及電荷變化經(jīng)后接的電荷放大器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓輸出。石英晶體片具有很高的機(jī)械強(qiáng)度、線性的電荷特性曲線和很小的溫度依賴性，并具有很高的電阻率。由于在力作用的瞬間即產(chǎn)生電荷，因此石英晶體片傳感器尤其適合測量快變和突變的載荷，它同時也被應(yīng)用于高溫環(huán)境下。

為一個壓電式力傳感器結(jié)構(gòu)的剖面圖。在兩個鋼環(huán)之間配置有環(huán)狀的壓電晶體片，兩晶體片之間為一電極，用于接受所產(chǎn)生的電荷。根據(jù)傳感器的不同尺寸，石英晶體片可做成環(huán)狀

薄片，也有做成多個石英晶體片埋在一環(huán)形絕緣體中的形式（圖2-11和圖2- 12）。將多個不同切片類型的石英晶體片互相疊起來；這樣可得到一種測量兩個或三個分力的傳感器，比如既可測壓力又可測剪切力。圖2 - 12的石英晶體片配置方式可用來測量轉(zhuǎn)矩。

壓電式力傳感器具有很好的剛度，受載時的變形僅為幾微米。壓電式力傳感器可用來測量高頻的動態(tài)變化力。由于它的分辨率高，因而可用來測量微小的動態(tài)載荷。這種傳感器的精度等級為l%。設(shè)計中應(yīng)對傳導(dǎo)電荷的絕緣措施予以注意。另外，在工程中常需要研究機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)阻抗，為此發(fā)展了一種所謂的阻抗頭。這種阻抗頭本質(zhì)上是一種雙傳感器結(jié)構(gòu)，它

將一個測力器和一個壓電加速度計組合成一個整體。由于阻抗基本上涉及力和速度，因此一般采用加速度來測量，加速度計使用方便且易于通過電或數(shù)字的方式進(jìn)行積分來獲得速度。