传感器感测技术重点PPT学习教案.pptx

《传感器感测技术重点》的学习教案主要探讨了压电式传感器这一重要的传感器类型。压电式传感器是一种有源传感器，因为它能够将机械能转化为电能，因此也被称为自发电式和电势式传感器。这种传感器的特点是体积小巧，重量轻，拥有较高的固有频率，配合电荷放大器可以在0Hz至10KHz的宽频率范围内工作，特别适合动态测量快速变化的参数，如加速度和动态力或压力。 压电式传感器的工作原理基于压电效应。当某些特定的晶体受到外力作用时，其形状会发生微小变化，导致内部产生极化现象，进而表面形成电荷，这种现象称为正压电效应。反之，如果将这些材料暴露在交变电场中，材料自身会产生机械变形，这是逆压电效应或电致伸缩效应。值得注意的是，并非所有压电晶体在所有形变条件下都会产生压电效应。 在选择压电材料时，有几个关键因素需要考虑，包括大的压电常数、高的机械强度、高的固有振动频率、高的电阻率和大的介电常数，以及良好的时间稳定性和较高的居里点。居里点是材料压电性能失效的温度转折点。常见的压电材料包括石英晶体、水溶性压电晶体（如酒石酸钾钠、硫酸锂、磷酸二氢钾）、铌酸锂晶体、压电陶瓷（如钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸盐和铌镁酸铅）、压电半导体以及高分子压电材料。每种材料都有其独特的特性，适合不同的应用场景。 例如，石英晶体具有理想的线性，转换效率高，稳定性好，但灵敏度较低。水溶性压电晶体的压电系数和介电常数高，但易受潮，机械强度较低。铌酸锂晶体适用于高温环境，而压电陶瓷则因其耐湿、耐高温和易于成型的特点广泛应用。压电半导体结合了半导体和压电性能，可以作为集成转换元件和电子线路的新型传感器。高分子压电材料则因为柔软、不易破碎和大面积制造的可能，成为另一种重要的压电材料。 石英晶体的压电效应主要体现在三个方向上，即纵向、横向和切向效应。例如，当沿x轴施加力时，会在垂直于x轴的平面上产生电荷，这种现象称为纵向压电效应。 压电式传感器是现代传感器技术中的一个重要分支，广泛应用于超声波、水声换能器、拾音器、传声器、滤波器和煤气点火等领域。理解其工作原理和材料特性对于设计和优化传感器系统至关重要。通过深入学习和研究这个PPT教案，我们可以掌握更多关于压电传感器的知识，进一步提升在相关领域的专业技能。