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压电式邦纳传感器陶瓷材料的功能及特性

2020-06-10 11:51

        邦纳传感器中的压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,在电介质的表面上产生电荷,从而实现非电量测量。压电传感元件是力敏感元件,所以它能测量能变换为力的那些物理量,例如力、压力、加速度等。压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大结构简单、重量轻等优点。压电材料会选用某些晶体或陶瓷,当沿着方向受到外力作用时,这些材料里面就产生极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力去掉后,又恢复到不带电状态;当作用力方向改变时,电荷的极性也随着改变;心晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
 
        邦纳传感器的压电式传感器在工作中,当把电压表接到陶瓷片的两个电极上进行测量时,测不出陶瓷片内部存在的极化强度。这是因为陶瓷片内的极化强度总是以电偶极矩的形式表现出来,即在陶瓷的一端出现正束缚电荷,另一端出现负束缚电荷。由于束缚电荷的作用,在陶瓷片的电极面上吸附了一层来自外界的自由电荷。这些自由电荷与陶瓷片内的束缚电荷符号相反而数量相等,它起着屏蔽和抵消陶瓷片内极化强度对外界的作用。所以电压表不能测出陶瓷片内的极化程度。如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F,陶瓷片将产生压缩形变(图中虚线),片内的正、负束缚电荷之间的距离变小,极化强度也变小。因此,原来吸附在电极上的自由电荷,有一部分被释放,而出现放电荷现象。由机械效应转变为电效应的就是正压电效应。