第9次课 压电式传感器.docx

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第9次课压电式传感器

第9次课2学时

上次课复习：

上次课讲述了电容式传感器的工作原理，主要有变极距型、变面积型和变介质型电容式传感器；讲述了电容式传感器的灵敏度与非线性；等效电路以及常用的测量电路；最后介绍了电容式传感器的应用。

重点掌握电容式传感器的工作原理、特性以及常用的测量电路。

本次课题（或教材章节题目）：

第6章压电式传感器

6.1压电效应

6.2压电式传感器的测量电路

6.3压电式传感器的应用

教学要求：

掌握压电效应的概念和特性，压电式传感器的工作原理及其结构，压电式传感器的测量电路及其应用。

重点：

压电式传感器的工作原理及其应用。

难点：

压电效应及其特性。

教学手段及教具：

多媒体课件讲授

讲授内容及时间分配：

6.1压电效应30分钟

6.2压电式传感器的测量电路20分钟

6.3压电式传感器的应用40分钟

课后作业

课本P113，6-1、6-3、6-6

参考资料

郁有文，常健等.传感器原理及工程应用.西安：

西安电子科技大学出版社，2003.

陈杰，黄鸿著．传感器与检测技术．北京：

高等教育出版社，2002．

注：

本页为每次课教案首页

6压电式传感器

压电式传感器是利用某些物质的压电效应，将力转换为相应的电信号。

它是一种典型的有源传感器（或称为发电型传感器）。

压电传感元件是力敏感元件，它能测量最终转换为力的那些物理量，例如，力、压力、加速度等。

这种传感器由于其固有频率极高，因而适用于动态参量的测量。

此外，它还具有频带响应宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单等优点，在工业、生物医学、国防科技等众多领域中得到广泛应用。

6.1压电效应

某些晶体物质，当沿一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，在它们的表面会产生电荷；当外力除去后，又重新恢复不带电状态，这种现象称为“顺压电效压”。

反之，当在这些物质的极化方向上施加电场时，这些晶体物质也会产生变形，这种现象称为“逆压电效应”。

压电式传感器就是利用了物质的“顺压电效应”，通常均简称压电效应。

具有压电效应的物质很多，单晶体有石英、酒石酸钾钠、电气石等；多晶体则有钛酸钡、锆钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等。

多晶压电晶体又称压电陶瓷，是人工制造的压电材料。

此外，近十几年还发展了有机高分子单晶或多晶聚合物。

不同的压电材料，其产生压电效应的物理机理是不完全相同的。

下面以石英和压电陶瓷为例解释压电效应产生的原因。

6.1.1石英晶体的压电效应

石英晶体成正六边形棱柱体，如图6-1所示。

棱柱为基本组织，如图6-1a所示。

有三个互相垂直的晶轴，通过晶体两顶端的轴线称为光轴（z轴），与光轴垂直且通过晶体横截面多边形各条边垂直的三条轴线称为机械轴（y轴）。

x轴称为电轴。

图6-1石英晶体结构及压电效应

a）石英晶体结构b）x轴施加压力c）x轴施加拉伸力d）y轴施加压力e）y轴施加拉伸力

图6-2垂直于电轴x切割的石英晶体切片

在正常情况下，晶格上的正、负电荷中心重合，表面呈电中性。

当在x轴向施加压力时，如图6-1b所示，各晶格上的带电粒子均产生相对位移，正电荷中心向B面移动，负电荷中心向A面移动，因而B面呈现正电荷，A面呈现负电荷。

当在x轴向施加拉伸力时，如图6-1c所示，晶格上的粒子均沿x轴向外产生位移，但硅离子和氧离子向外位移大，正负电荷中心拉开，B面呈现负电荷，A面呈现正电荷。

在Y方向施加压力时，如图6-1d所示，晶格离子沿Y轴被向内压缩，A面呈现正电荷，B面呈现负电荷。

沿Y轴施加拉伸力时，如图6-1e所示，晶格离子在Y向被拉长，x向缩短，B面呈现正电荷，A面呈现负电荷。

通常把沿电轴x方向作用产生电荷的现象称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴Y方向作用产生电荷的现象称为“横向压电效应”。

在光轴z方向加力时不产生压电效应。

从晶体上沿轴线切下的薄片称为“晶体切片”。

图6-2所示是垂直于电轴x切割的石英片，长为a、宽为b、高为c。

在与x轴垂直的两面覆以金属。

沿x方向施加作用力Fx时，在与电轴垂直的表面上产生电荷Qxx为

（6-1）

式中，d11为石英晶体的纵向压电系数（2.3×10-12C/N）。

在覆以金属极面间产生的电压为

（6-2）

式中，Cx为晶体覆以金属极面间的电容。

如果在同一切片上，沿机械轴y方向施加作用力Fy时，则在与x轴垂直的平面上产生电荷为

（6-3）

式（6-3）中，d12为石英晶体的横向压电系数。

根据石英晶体的轴对称条件可得d12＝－d11，所以

（6-4）

产生电压为

（6-5）

6.1.2压电陶瓷的压电效应

压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料，具有类似铁磁材料磁畴结构的电畴结构。

电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向，从而存在一定的电场。

在无外电场作用时，各个电畴在晶体中杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消；因此原始的压电陶瓷呈中性，不具有压电性质。

图6-3（a）表示钛酸钡压电陶瓷未极化时的电畴分布情况。

a）未极化b）已极化

6-3钛酸钡压电陶瓷电畴结构

为了使压电陶瓷具有压电效应，必须在一定温度下通过强电场的作用，对其做极化处理，经处理后，电畴的极化方向发生转动，趋向于按外电场的方向排列；从而使材料得到极化，如图6-3（b）所示。

极化处理之后，陶瓷材料内部仍存在有很强的剩余极化，这样在陶瓷材料极化的两端就出现束缚电荷，一端为正电荷，另一端为负电荷；此束缚电荷吸引了一层来自外界的

数量相等符号相反的自由电荷，因此其对外不呈现极性。

当在极化方向上施加压力时，压电陶瓷有微小缩短，使已极化的电畴又有所转向，电场极化强度发生变化，使两极板上电荷数量发生变化，这就是压电陶瓷的压电效应。

有机高分子单晶或多晶聚合物产生压电效应的机理更为复杂，篇幅所限，不予赘述，可参阅有关专著。

压电陶瓷具有铁磁材料磁畴结构类似的电畴结构。

当压电陶瓷极化处理后，陶瓷材料内

部存有很强的剩余场极化。

当陶瓷材料受到外力作用时，电畴的界限发生移动，引起极化强

度变化，产生了压电效应。

经极化处理的压电陶瓷具有非常高的压电系数，约为石英的几百

倍，但机械强度比石英差。

当压电陶瓷在极化面上受到沿极化方向（z向）的作用力Fz时（即作用力垂直于极化面），如图6-4a所示，则在两个镀银（或金）的极化面上分别出现正负电荷，电荷量Qzz与力Fz成比例，即

（6-6）

式中，dzz为压电陶瓷的纵向压电系数。

输出电压为

（6-7）

式中，Cz为压电陶瓷片电容。

当沿x轴方向施加作用力Fx时，如图6-4b所示，在镀银极化面上产生电荷Qzx为

图6-4压电陶瓷的压电效应

a）z向施力b）x向施力

（6-8）

（6-9）

上两式中的dz1、dz2是压电陶瓷在横向力作用时的压电系数，且均为负值。

由于极化压电陶瓷平面各向同性，所以dz2＝dz1。

式（6-8）和式（6-9）中Sz、Sx、Sy是分别垂直于z轴、x轴、y轴的晶片面积。

另外，用电量除以晶片的电容Cz可得输出电压。

6.1.3压电材料

压电材料分类如下：

在自然界中已发现的有32种晶体的晶格结构属于对称类型，其中约有20种左右具有压电效应。

具有压电效应的晶体统称为压电晶体。

目前，国内外压电传感器中应用最普遍的压电材料是各类压电陶瓷和压电单晶体中的石英晶体。

具有压电效应的材料不少，但并不是都能用于制造压电传感器。

在选用压电材料时须注意满足以下性能要求：

转换性能：

压电常数较大，可得到较高的灵敏度。

电性能：

电阻率较高，介电常数较大，这样可减小外部分布电容的影响，且有较好的低频特性。

机械性能：

希望强度高，刚度大，这样可获得宽的线性范围，且动态特性好。

温度稳定性：

希望居里点较高，这样可使工作温度范围宽。

时间稳定性：

压电特性不随时间变化。

能基本满足上述条件的压电材料有多种，一般可分为3类：

天然百英晶体；

压电陶瓷，如钦酸钡等；

高分子压电材料，其主要材料有聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯等。

由于各类材料产生压电效应的机理不同，其性能上亦有较大差异。

表4-1列出了几种常用压电材料的性能表。

表示压电材料主要特性的参数有：

压电常数：

表示电荷与作用力之间关系，直接影响压电输出灵敏度。

介电常数：

对于确定尺寸的压电元件，此参数影响固有电容值。

居里点：

压电材料在此温度时，它的压电性能被破坏。

此外，还有弹性模量、密度等。

石英的稳定性极高，机械强度高，绝缘性能也很好r但石英的压电常数比其他材料小，且价格较贵。

一般用于制作标准传感器，或要求较高的场合。

压电陶瓷的压电常数一般比石英高几百倍，所以这类材料虽然机械强度和居里点不及石英；但由于其价廉、灵敏度高而被广泛采用。

高分子压电材料是一种柔软的压电材料。

它不易破碎、稳定性好、频带宽、具有防水性，且易加工；可以制成5Pm~lmm厚度不等、形状不同的大面积挠性模；适于做大面积的传感陈列器件。

因此它在一些特殊用途的传感器中得到应用。

近年来，又出现了一系列性能优异的人工压电材料。

它们在某些单项指标上都超过了石英的水平，同时又在很大程度上避免了传统人工材料的缺点，为压电传感器性能的改进开拓了新的途径。

6.2压电传感器的工作原理

6.2.1工作原理

虽然不同压电材料产生压电效应的机理是不同的，但是对所有压电材料来说，所加外力与晶面产生电荷量的关系式却是类似的，此即压电式传感器所依据的基本原理。

下面以石英为例来说明这种关系。

在外力作用下，晶面产生电荷的多少常用极化强度J来表示，极化强度是指压电晶体片

表面的电荷密度。

实验表明，极化强度与晶体的变形成正比，在弹性极限内与压强成正比。

比例系数称为压电系数。

若在x轴方向施加力Fx，则极化强度为

J=d11·Px=d11·

（6-10）

式中d11——纵向压电系数，在x轴方向单位力产生的电荷量（色/N）；

Px——作用在面积氏上的总压力；

Sx——被作用的面积。

根据极化强度的定义，在表面上产生的电荷为

q=J·Sx=d11·

·Sx=d11·Fx（6-11）

显然，纵向压电效应使晶面产生的电荷量与外力成正比，而与尺寸无关。

若沿y轴方向施加力Fy，则极化强度为

J=d12·Py·=d12·

式中d12——横向压电系数，在川轴方向单位力产生的电荷量（C/N），d12=d11；

Sy——被作用的面积。

那么，在Sx面上产生的电荷量应为

q=J·Sx=d12·

Fy（6-12）

式中a，b——晶体的长度和厚度。

此时的电荷量不但与作用力的大小有关，而且也与尺寸有关。

当尺寸确定后，它也与外力成正比。

由式（6-11）和式（6-12）可见，当压电晶片受到外力作用时，产生的电荷量与外力成正比。

在外力相同时，对于同一尺寸的晶片，从不同方向加力，其电荷量的多少是不一样的。

这就是压电传感器所依据的工作原理。

6.2.3压电式传感器的结构

压电测力传感器的结构通常为荷重垫圈式。

图6-5所示为YDS-781型压电式单向传感器结构，它由底座、传力上盖、片式电极、石英晶片、绝缘件及电极引出插座等组成。

当外力作用时，上盖将力传递到石英晶片，石英晶片实现力一电转换，电信号由电极传送到插座后输出。

图6-5YDS－781型压电式单向力传感器结构

1-传力上盖2-压电片3-片式电极4-电极引出插头5-绝缘材料6-底座

2-

6.2.2压电式传感器的输出

压电式传感器的核心元件就是压电晶片。

在压电晶片的两面均放有一个极板，晶片受力后，一个极板上聚集正电荷，另一个极板上聚集负电荷，电荷量大小相等，极性相反。

由于压电晶片的绝缘电阻很高，因而压电传感器等效电路相当于一个电容器，可以把压电传感器等效为一个与电容相并联的电荷源，其电容量为

C0=

式中Sx——极板的面积，即压电晶片的面积；

d——极板间的距离，即晶片的厚度；

ε——压电晶体的介电常数。

两极板上聚集电荷时，极板间呈现的电压为

u=

=

=

·Fx（6-13）

式中K——（横向或纵向）压电系数。

显然，当压电晶片确定之后，K，d，ε，Sx均为常数，则极板间的电压亦和外力成正比（K为d11或d12）。

此时，可以把压电传感器等效为一个与电容串联的电压源。

由于压电传感器的绝缘电阻很高，电荷易泄漏，所以对这种传感器只有保证内部信号电荷无泄露，外电路负载无穷大时，压电传感器受力后产生的电荷才能保存下来。

但事实上，以上两点是不可能做到的，只有外力以较高频率不断地作用，产生的电荷才能不断地得到补充。

由此可见，此类传感器不适合于静态测量。

为了提高压电传感器的输出灵敏度，在实际应用中通常是由两片以上的晶体片叠合起来使用。

根据输出要求，晶体片的联接有串联和并联两种，如传感器由两片晶体叠合而成，其接法见图6-6。

图6-6压电元件的串联与并联

如图6-6a所示，两片压电片负极都集中于中间电极上，正极在上下两面电极上。

这种接法称为并联，其输出电容C'a为单片电容的两倍（若为n片并联，则C'a＝nCa），但输出电压

，极板上电荷量

为单片电荷量的两倍（若为n片并联，则

＝nq）。

图6-6b中的接法是上极板为正电荷，下极板为负电荷，而中间极板上，上片产生的负电荷与下片产生的正电荷抵消。

这种接法称为串联。

由图6-6可知，

＝q，

，

。

图6-7压电晶体的连接方法

图6-7压电晶体的连接方法，其中，图（a）为并联接法，图（b）为串联接法。

对于并联接法，输出的总电压量U、总电荷量Q、总电容量C与单片晶体的电压u、电荷量q、电容量C0的关系为

Q=nq，U=u，C=C0

式中n——晶体片数。

对于串联接法，则有

Q=q，U=nu，C=

C0

在这两种接法中，并联接法输出电荷量大，常以电荷输出，因其电容量大，因此时间常数增大（

）。

宜用于测量缓变信号，并且适用于以电荷作为输出量的场合。

串联接法输出电压高，常以电压输出，自身电容小，时间常数将减少，故适用于测量以电压作为输出量的瞬变信号，以及测量电路输入阻抗很高的场合。

由以上各式可见，压电传感器可以有电荷和电压两种输出，常用的放大器也就有电荷放大器和电压放大器两种。

传感器的灵敏度也因此有单位力的电荷输出和单位力的电压输出两种表示形式，即

；

前者称为电荷灵敏度Sq，后者称为电压灵敏度Su，它们之间的关系通过电容联系起来。

即

6.3压电式传感器的测量电路

1、压电传感器的等效电路

由于压电传感器可看作电荷发生器。

又由于压电晶体上聚集正负电荷的两表面相当于电容器的两个极板，其电容量为

（6-14）

如果在同一切片上，沿机械轴y方向施加作用力Fy，时，则在与x轴垂直的平面上产生电荷为

（6-15）

图6-8压电传感器电压源与电荷源等效电路

式中，d12为石英晶体的横向压电系数。

所以压电传感器可等效为如图6-8a所示的电压源，其中

。

压电传感器也可等效为一个电荷源，如图6-8b所示。

压电传感器与测量电路连接时，还应考虑连接线路的分布电容Cc，放大电路的入电阻Ri，输入电容Ci及压电传感器的内阻Ra考虑了上述因素后，其实际等效电路如图6-9所示。

图6-9压电传感器实际等效电路

2、压电传感器测量电路

因为压电式传感器是一个能产生电荷的高阻抗发电元件，它产生的电荷量较小，因此，压电片上的电荷量很容易通过测量电路的输入电阻释放掉。

只有当输入阻抗很高时，才有可能把变化的电荷量测出来。

所以，不能用一般的仪表来进行测量，而是在它的测量电路通常需要接入一个高输入阻抗的前置放大器，其作用为：

一是把它的高输出阻抗变换为低输出阻抗；二是放大传感器输出的微弱信号。

压电式传感器的输出一般有电压和电荷两种形式，相应的有电压放大器和电荷放大器两种形式的高输入阻抗仪器与它配套。

下面分述这两种放大器的工作原理。

（1）电压放大器（阻抗变换器）

电压放大器的功用是把压电式传感器的输出电荷量转换成电压量加以放大，并把传感器的高输出阻抗转换成较低的值，它与压电式传感器及电缆组成的等效电路如图6-10所示，图中qa是压电式传感器产生的总电荷；Ca，Ra为压电式传感器的电容量和绝缘电阻；Cc为电缆的电容量；Ci，Ri为电压放大器的输入电容和输入阻抗。

图6-10a、图6-10b是电压放大器电路原理图及其等效电路。

图6-10电压放大器电路原理及其等效电路图

a）放大器电路b）输入端简化等效电路

在图6-10b中，电阻R＝RaRi/（Ra＋Ri），电容C＝Cc＋Ci，而U＝ua＝q/Ca，若压电

元件受正弦力f＝Fmsin

的作用，则其电压为

（6-16）

式（6-16）中，Um为压电元件输出电压幅值，Um＝dFm/Ca；d为压电常数。

由此可得放大器输入端电压Uim，其复数形式为

（6-17）

幅值Uim为

（6-18）

输入电压和作用力之间相位差为

（6-19）

在理想情况下，Ra电阻值与前置放大器输入电阻Ri都为无限大，即

R（Ca＋Cc＋

Ci）≥1，那么由式（6-18）可知，理想情况下输入电压幅值Uim为

（6-20）

式（6-20）表明前置放大器输人电压Uim与频率无关。

一般认为

时，就可以认为Uim与

无关，式中

表示测量电路时间常数之倒数，即

＝1/〔R（Ca＋Cc＋Ci）〕。

这表明压电传感器有很好的高频响应特性，但是，当作用于压电元件力为静态力（

＝0）时，由式（6-17）可知前置放大器的输入电压等于零，可见压电传感器不能用于静态力测量。

当

R（Ca＋Cc＋Ci）≥1时，放大器输入电压Uim如式（6-20）所示。

式中Cc为连接电缆电容，当电缆长度改变时，Cc也将改变，同时，Uim也随之变化。

因此，压电传感器与前置放大器之间连接电缆不能随意更换，否则将引入测量误差。

（2）电荷放大器电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的放大器。

考虑到Ra、Ri阻值极大，电荷放大器等效电路如图6-11所示。

图6-11电荷放大器等效电路

图中集成运放增益为A，Cf为反馈电容，Cf折合到输入端的电容值为（1＋A）Cf，与Ca、Cc、Ci并联，则放大器输入电压为

（6-21）

放大器输出电压为

（6-22）

由于（1＋A）Cf≥Ca＋Cc＋Ci和A通常为104～106，所以

（6-23）

由式（6-23）可见，电荷放大器的输出电压Uo与电缆电容Cc无关，且与q成正比，这是电荷放大器的最大特点。

由于电荷放大器的输出电压与输入电路的电容无关，导线分布电容的变化不会影响到测量结果，因此在测量时对传输电缆要求不高，传输距离可达数百米，并且低频响应好，可达到0.3Hz或更低，适于低频或超低频测量。

又由于电容Cf可做得很精确，所以测量精度比较高。

但是，由于电荷放大器的输出电压与输入电荷成正比的前提条件是放大器的放大倍数要足够大，因此使电路比较复杂，成本较高，并且传输电缆长度的增加，降低了测量的信噪比。

为了减小电缆噪声，要使用价格较贵的低噪声屏蔽电缆。

此外，在电荷放大器中，由于采用电容负反馈，对直流工作点相当于开路，因此，放大器的零点漂移比较大。

为了减小零点漂移，便电荷放大器工作稳定，一般在反馈电容两端并联一个大电阻（约1010~1014Ω），其作用是提供直流反馈并改善低频响应。

6.4压电传感器的特点

压电式传感器属于自源传感器，在无须外界供电情况下，传感器受力后即有电压输出。

压电式传感器的最大特点是固有频率高，适于测动态力。

如火箭发动机振荡燃烧压力及振动的测试常采用该类传感器。

一般的压电式压力传感器固有频率可达60kHz左右。

如进一步减小晶体质量，并适当增加预紧力，固有频率可高达200kH，以上。

此外，它还具有灵敏度高、信噪比大、工作可靠、体积小、重量轻等优点。

压电式传感器的性能特点是由压电材料决定的。

对于多数实用压电材料而言，都具有刚度大、强度高、工作变形小的优点。

例如石英的抗压强度可高达4×109Pa，其压电系数直至压碎都不变，因而制成的传感器线性好；测量动态范围广，如1×107Pa的压力传感器在1×104~1×107Pa范围内任意使用，其输出灵敏度不变。

此外，压电材料的绝缘性能好，但制成传感器后，由于传感器的零件之间、插座与引出电缆之间易引起漏电，因此为防止电荷泄漏必须采用高阻抗绝缘好的电缆传输。

其放大器须配用输入阻抗极高的电荷放大器，也可以配用电压放大器。

在配用电压放大器时，中间应加入阻抗变换器，对电缆的要求亦较严格。

有些压电晶体不但有横向和纵向压电效压，还存在着体积压电效应和剪切压电效应，利用这些压电效应可制成各种不同支撑形式和受力状态的传感器。

这些传感器不但可以测力还可以测量能通过敏感元件或其他方法转换为力的其他参数,如加速度等。

日前，有的单位已将压电式传感器与电荷放大器组装在一起。

这种传感器由于消除了电缆电容的影响，因而精度可达到很高要求。

6.4压电传感器的应用

压电式传感器是力敏元件，通常用于动态力、压力、加速度的测量。

最常用的压电式测压力传感器和测加速度传感器。

1、压电式压力传感器

由于应变式压力传感器一般固有频率较低，不宜于测量高频压力信号，因而在需要测量高频压力信号时常常采用压电式压力传感器。

压电式压力传感器按其结构可分为活塞式和膜片式两种。

膜片式是通过膜片的变形传力给晶体，其主要用于低压测量。

活塞式是通过活塞传力给晶体，其一般用于中、高压测量。

图6-13膜片式压电压力传感器

图6-13所示是膜片式压电压力传感器的结构图。

该传感器主要由圆形膜片、弹性罩体、芯体、晶体片组（8片）、电极、温度补偿片、壳体和冷却水管等组成。

其弹性膜片薄而柔软，它受压发生变形时，不改变弹性罩体的实际承压面积。

它与本体和罩体采用压边连接，保证密封和承受一定压力。

传感器内装8片晶体以提高输出灵敏度。

晶体片之间电荷的引出不是用传统的加一薄金属片引出电极的办法，而是采用在晶片上蒸镀一层很薄的金属，并有绝缘区和接点，只要将晶体片按顺序重叠起来，就能将全部正负电荷分别集中引出。

在组装晶片时要给以约数百牛顿的顶紧力，并把芯体和弹性罩体焊封。

通冷却水不仅可使晶体片压电系数保持稳定，而且可避免由于温度改变造成的变形使晶体片预压应力改变，同时可保护薄膜片。

为提高压电传感器的性能，采取了温度补偿和加速度补偿措施。

由于晶体的线膨胀系数小于金属零件的线膨胀系数，当温度变化时，引起预紧力变化，导致传感器零点漂移，严重的还会影响线性和灵敏度。

所以，目前采取的温度补偿办法是在晶体前面加装一块线膨胀系数大的金属片，自动抵消弹性套和晶体的线膨胀差值，保证预紧力稳定。

传感器在振动条件下测量压力时，由于弹性套和晶体等的质量，在加速度作用下产生惯性力，该力产生的附加电荷对小量程传感器的影响不能忽略。

为此，采取的补偿办法是在传感器内部选择一个适当的附加质量和一组极性相反的补偿压电片，在加速度作用下，使附加质量对补偿压电片产生的电荷与测量压电片因加速度作用产生的电荷相抵消。

因此，只要附加质量选择适当，就可达到补偿目的

2、压电式加速度传感器

压电式传感器多数情况用于测加速度，所以也称为压电加速度计，它是利用压电晶体的压电效应将振动加速度转变为电信号的。

压电加速度计主要由压电品体、惯性质量块、底座和外壳等几部分组成。

测量时，将加速度计固定在被测物体上，随着被测物体一起振动。

质量块的惯性力与振动加速度成正比，而惯性力作用在晶体片上，由于压电晶体的压电效应，在晶体表面便产生电信号输出。

显然，此电信号的大小与受力大小成正