石英晶体传感器是一种利用石英晶体的压电效应来检测和转换物理量变化为电信号的传感器。该类型的传感器主要由石英晶片、上下表面电极、支架等部分组成。石英晶体传感器具有品质因数高、频率稳定性好、重复性好、无漂移等特点，因此在科学实验与生产过程中被广泛使用。
石英晶体传感器的应用领域非常广泛，包括温度、应力、微质量、声压等物理量的测量。它们的工作原理基于压电效应，即在外电路作用下，石英晶体产生机械振动，同时将其转换为电信号，使物理量的变化直接转换为频率的变化，即频率输出信号。这种信号传输方便，抗干扰能力强，并且可以实现远程测量与控制，与数字式仪器和计算机连接也非常容易。
在结构上，石英晶体谐振器主要由振子、振子表面、振子内部结构和周围介质构成。其中，振子由石英晶片和电极组成。石英晶体的厚度剪切振荡是其谐振频率的主要形式。在温度敏感传感器中，温度变化会引起石英晶体的密度、厚度、弹性系数等参数的变化，导致振荡频率改变。通过适当的温度补偿机制，例如选择具有零一阶温度系数的AT或BT型切割石英晶体，可以最小化温度对振荡频率的影响。
对于应力传感器，外部施加的机械应力会使振子发生变形，并在输出端产生电压，此时的谐振频率也会因应力而变化。石英晶体传感器的谐振器由四个主要元件组成：振子、振子表面、内部结构和周围介质。在振动过程中，感应到的物理量会使得结构元件发生相互作用，导致幅频特性发生变化，从而使得谐振器的工作实质得以体现。
在质量敏感传感器中，当表面连接物的质量增加时，振荡频率会有所变化。这是因为石英晶体谐振器的谐振频率与晶片的质量成反比。当连接物的质量增加时，晶片的有效质量增加，因此振荡频率下降。在厚度剪切振动的谐振器中，这一关系表现得尤为明显。
石英晶体传感器因其独特的物理特性和工作原理，在多个领域内得到了重要应用。它不仅能准确地测量物理量，还具备多种优点，如高稳定性和可靠性。然而，它也有一些局限性，如对温度变化敏感等。为了克服这些局限性，科研人员采取了一系列措施，包括优化晶体切割方式和增加温度补偿电路等。通过这些改进，石英晶体传感器的性能得到进一步提升，使其在各个领域的应用更为广泛和深入。
