压电传感器的工作原理与应用

石英晶体的特性-自动检测技术及应用（第2版）课件（第六章 压电传感器） 本资源总结了石英晶体的特性、压电传感器的工作原理、结构和应用、振动测量及频谱分析等知识点。 一、石英晶体的特性 石英晶体（SiO2）是一种具有良好压电特性的压电晶体。其介电常数和压电系数的温度稳定性相当好，在常温范围内这两个参数几乎不随温度变化。当温度升高到573℃时，它突然完全失去了压电特性，这就是它的居里点。 二、压电传感器的工作原理 压电传感器是一种自发电式传感器，它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现电量电测的目的。压电传感器可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的测量。 三、压电效应和逆压电效应 压电效应是指天然结构的石英晶体呈六角形晶柱，用金刚石刀具切割出一片正方形薄片。当晶体薄片受到压力时，晶格产生变形，表面产生电荷，电荷Q与所施加的力F成正比。逆压电效应是指在电介质的极化方向上施加交变电压，它就会产生机械变形。当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失。 四、石英晶体的结构和特点 石英晶体的化学式为SiO2，它的每个晶胞中有3个硅离子和6个氧离子，一个硅离子和两个氧离子交替排列。沿光轴看去，可以认为是正六边形排列结构。在无外力作用时，硅离子所带正电荷的等效中心与氧离子所带负电荷的等效中心是重合的，整个晶胞不呈现带电现象。 五、压电传感器的结构和应用 压电传感器的结构包括压电元件、等效电路、电荷放大器等。压电传感器的应用包括振动测量、频谱分析、动态力测量、动态压力测量等。 六、振动测量及频谱分析 振动测量是指用压电传感器测量振动的频率和幅值。频谱分析是指对振动信号进行频率分析，以获取振动的频率分布。 本资源总结了石英晶体的特性、压电传感器的工作原理、结构和应用、振动测量及频谱分析等知识点，为读者提供了一个系统的学习资源。