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简述加速度传感器的压电效应

发布日期:2019-08-05 13:48    浏览次数:

       结晶体是由构成固体物质的原子、离子通过规则排列组合而成的立体结构。根据构成的原子、离子的对称性,结晶体分为 32 种晶族。其中 20 晶族的结晶体具有压电性。  石英、罗谢尔盐或者锆钛酸铅陶瓷[Pb(ZrTi)O3]等属于 20 晶族,这些结晶体受到压力、张力、剪切力时会产生形变,导致介质极化产生电流(正压电效应)。相反,给结晶体施加 电流使之极化后,结晶体会产生相应的形变(逆压电效应)。这种现象称为压电效应,具有 压电性的结晶体称为压电体。

      在压电体中,应力 T 和形变力 S(机械量)与电流 E 和电位移 D(电气量)通过压电效应相互结合。这种特性叫做机电耦合特性,以加速度传感器为例,已经在各个领域被广泛应 用。

 

 

 

     压电效应可以用以下公式表示。选择 T E 为独立变量,用矩阵标识法表示如下。

                         

      如果选择 T D 为独立变量的话,表示如下。
 
                      
       E:CS:柔量),式中 d g 各自 d电常),g常数(如以下公
                        
           因此经过极化后多晶体压电体可以用以下公式表示。
                                     
          另外两者之间存在如下关系。  
                                       
         因为 d 常数和 g 常数都是 3 阶张量,因此具有 18 种方向。可将其大致分为 4 类:()在 电流轴垂直方向的伸缩,()在电流轴平行方向的伸缩,()在电流轴垂直面内的切变,)在电流轴平行面内的切变。如图所示。
                                        

       图中的()和()分别称作横向效果 d31,g31 ,纵向效果 d33,g33,()和()称 作剪切效果。