了解压电传感器:压电效应

发布网友发布时间：2024-08-17 00:19

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热心网友时间：2024-08-19 13:04

压电效应是压电加速度计的核心原理。当机械应力作用于压电材料，它能产生电力，而电场则促使材料变形产生机械力。这个现象尽管常见，但深入了解其细节有助于我们更好地把握压电传感器的工作机制。图1展示了没有应力和有应力时压电材料的不同状态。

在没有应力时（图1a），材料的分子电荷中心对齐，呈现电中性。而施加应力（图1b）会使得分子结构扭曲，分离正负电荷，形成小偶极子，导致材料表面带有可变电荷，电荷量与应力成正比。压电材料虽是绝缘体，但通过在表面放置金属电极，能利用压电效应产生的电场产生电流。电流流动的方向取决于电极间的连接，外部力消失时，电流方向会反转。

压电加速度计的设计巧妙地利用了这一效应。通过将检验质量与压电元件相连，当传感器受到加速度作用时，检验质量的移动会引发压电元件变形，进而产生可测量的电荷输出，以此来衡量输入的加速度。常见的压电加速度计机械设计包括压缩、剪切和弯曲模式，图2展示了这些设计及其作用力和加速度的关系。

总的来说，压电效应是压电传感器的驱动力，通过其原理和结构设计，实现了对加速度的精确测量。