压电式压力传感器_于梅
压电式压力传感器工作原理
压电式压力传感器工作原理
压电式压力传感器是一种常用的传感器，广泛应用于工业控制、机械设备和汽车等领域。
其工作原理是利用压电晶体材料的特性。
压电晶体材料具有压电效应，即受到外力作用时会产生电荷。
常用的压电材料有石英、铅锆钛酸钽等。
压电材料通常以石英片或圆盘的形式存在。
当外部施加压力时，压电材料会发生微小的形变，从而改变了材料中的电荷分布。
这个电荷的改变可以被连接在材料两端的电极感知到，并转换成电压信号。
传感器的结构中通常有一个压电材料圆盘，两侧分别接上金属电极。
当外界施加压力时，压电材料圆盘发生微小形变并产生电荷，在电极上产生电位差。
这个电位差通过连接在电极上的导线传输到电路中。
在电路中，可以使用放大器对信号进行放大处理，并转换成标准的电压或电流输出。
这样，我们就可以通过测量输出的电压或电流值来间接测量外界的压力大小。
需要注意的是，压电式压力传感器在使用时要注意避免过大的压力，以免损坏压电材料。
此外，还要注意传感器与被测量物体的垂直压力方向，以确保测量的准确性。
总结起来，压电式压力传感器通过利用压电材料的压电效应来
实现对外界压力的测量。
它具有结构简单、响应速度快、精度高等优点，在各个领域中都有广泛的应用。
压电式压力传感器原理
压电式压力传感器原理、特点及应用压电式压力传感器的原理压电式压力传感器的原理主要是压电效应，它是利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。
压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。
但是实际上并不是这样的。
因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。
它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
而石英呢，其实是一种天然的晶体，而压电效应就是在此晶体的基础上发现的。
在规定的范围里，压电性质是不会消失，而是一直存在的。
但是如果温度在这个规定的范围之外，压电性质就会彻底地消失不见。
当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。
酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。
磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
压电式压力传感器的特点以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。
它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。
它有很多优点：重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。
但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施，而输出电流的响应又比较差，那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地工作。
压力传感器的零点电漂移与反向漏电问题
漂移与力敏电阻非线性有关 , 而非线性在 50 ℃以下
原因在于有效导电宽度随外加电压的变化而变化 。
11 3 零点电漂移的利用[1]
利用零点电漂移可以消除压力传感器的热零点
漂移 。方法是在桥外串联热敏电阻 R0T (1 +βt) 和恒 定电阻 R0 ,外加电压为 V ,桥上的电压
V B = V /η,η = [ RB + R0 + R0T (1 +βt) ]/ RB , RB 是压阻桥的等效电阻 ,则电桥的零点输出 U0 为 :
p = 0 时的输出
U0 | V =V0 = 0 ,
但
5U0 5V
| V0
≠0 ,
我们把这种现象称作零点电漂移 。零点电漂移影响
压力传感器的测量精度 ,使灵敏度大降 。 11 2 理论分析[1 ]
压阻型硅半导体压力传感器利用四个力敏电阻
构成电桥 。但电桥用 V 激励时 ,电桥的输出为 :
U
=
V k
> 0 ,则β> 0 ,要串接 P TC 热敏电阻 。
热零点漂移可消除 , 但零点 U0 依然存在 , 这要
依靠后续放大电路中的电平移动来消除 。
2 反向漏电对零点热漂移的影响[5]
2000 年 Bo ukabach 提出热零点漂移仅仅受单
一力敏电阻的温度非线性的影响 ,模型为 :
R = R0 (1 +αT +βT2 ) .
电阻条的漏电流也会引起电阻条的非线性 。p2
n 结的产生电流是漏电流的主要部分 , 与空间电荷 区宽度成正比 。漏电流密度 J x 为[4 ] :
Jx
=
qn i
2τg
yp ( x) + yn ( x)
完整word版,压电式压力传感器原理
压电式压力传感器原理、特点及应用压电式压力传感器的原理压电式压力传感器的原理主要是压电效应，它是利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。
压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。
但是实际上并不是这样的。
因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。
它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
而石英呢，其实是一种天然的晶体，而压电效应就是在此晶体的基础上发现的。
在规定的范围里，压电性质是不会消失，而是一直存在的。
但是如果温度在这个规定的范围之外，压电性质就会彻底地消失不见。
当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。
酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。
磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
压电式压力传感器的特点以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。
它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。
它有很多优点：重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。
但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施，而输出电流的响应又比较差，那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地工作。
压电式传感器原理及应用
压电式传感器原理及应用压电效应是指一些晶体材料在受到外力作用时，会产生电势差和电荷分布不均，即产生电荷偶极矩，从而在外加电场作用下发生形变。
常见的压电材料有石英、陶瓷和聚偏氟乙烯等。
当压电材料受到外力作用时，材料内部的电荷分布会出现改变，从而产生电势差。
此时，可以通过测量电荷或电势差的变化来间接测量外力的大小。
压电式传感器一般由压电材料、电极、保护壳等组成。
当外力作用于传感器的压电材料上时，压电材料会产生电荷偶极矩，从而产生电势差。
电极用来收集这些电荷，并将信号输出到外部电路中进行处理。
为了提高传感器的灵敏度和稳定性，常常在压电材料上覆盖一层薄膜电极以增加电荷的收集效果。
1.声波传感器：压电式传感器可以用来探测声波的压力和振动。
在市场上常见的麦克风和扬声器就是基于压电效应工作的传感器。
2.加速度计：压电式传感器可以用来测量物体的加速度和振动，常用于汽车、飞机等交通工具中，以及机械设备中对振动进行监测和控制。
3.压力传感器：压电式压力传感器可以用来测量液体和气体的压力，广泛应用于工业自动化控制、航空航天、汽车工业等领域。
4.应变计：压电应变计可以用来测量物体的形变和变形，广泛应用于材料力学测试、结构工程、土木工程、航空航天等领域。
5.流量计：压电式传感器可以用于测量液体和气体的流量，广泛应用于水务系统、天然气供应系统、石油化工等领域。
在这些应用中，压电式传感器具有灵敏度高、响应速度快、能够直接转换物理量为电信号等优点。
然而，也有一些局限性，比如温度对其工作性能的敏感性较高，需要进行温度补偿以提高精度和稳定性。
总结起来，压电式传感器是一种基于压电效应工作的传感器，适用于多个领域，如声波传感、加速度计、压力传感、应变计和流量计等。
通过测量压电材料产生的电势差和电荷分布，可以间接测量外力的大小和形变情况。
压电式传感器具有灵敏度高、响应速度快等优点，但同时也有温度敏感性高的限制。
压力传感器工作理图解
压力传感器工作理图解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：压力传感器工作原理图解随着自动化技术的进步，在工业设备中，除了液柱式压力计、弹性式压力表外，目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力变送器和传感器。
那么这些压力变送器和传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？不同的转换方式又有什么特点呢？今天电工学习网为大家汇总了目前常见的几种压的测量原理，希望能对大家有所帮助。
一、压电压力传感器压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。
压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。
但是实际上并不是这样的。
因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。
它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
压电效应就是在石英上发现的。
当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。
酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。
磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。
它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。
压电式压力传感器原理及应用
压电式压力传感器原理及应用哎呀，压电式压力传感器原理及应用这个话题可真是让人头疼啊！不过别担心，我可是费尽心思地准备了这篇文章，保证让你看完之后对压电式压力传感器有个基本的了解。
话说这种传感器到底是怎么工作的呢？它又有哪些应用呢？那就让我们一起来揭开它的神秘面纱吧！我们来聊聊压电式压力传感器的原理。
压电式压力传感器是一种利用压电效应来测量压力的传感器。
啥是压电效应呢？简单来说，就是当物体受到外力作用时，会产生一种叫做压电电荷的现象。
这种现象就像是一种小小的能量，可以被用来传递信息。
而压电式压力传感器就是利用这个原理来工作的。
具体来说，压电式压力传感器内部有一个特殊的结构，叫做压电元件。
这个压电元件是由两块压电材料组成的，一块是P型压电材料，另一块是N型压电材料。
当这两块材料在一起时，它们之间就会形成一个电压差。
而这个电压差的大小，正比于施加在压电元件上的压力大小。
所以，当我们需要测量压力时，只需要将压力施加在压电元件上，就可以得到一个相应的电压差，从而计算出压力的大小。
好了，现在我们已经知道了压电式压力传感器的原理，那么它有哪些应用呢？其实，压电式压力传感器的应用非常广泛，比如我们常见的血压计、电梯门的压力传感器等等，都是利用压电式压力传感器来实现的。
而且，随着科技的发展，压电式压力传感器的应用还在不断地拓展，比如在航空航天、机器人技术等领域都有广泛的应用。
那么，压电式压力传感器的优点和缺点分别是什么呢？优点当然是很多啦！它的灵敏度非常高，可以在很低的压力下就能检测到；它的响应速度非常快，可以在毫秒级别内完成测量；它的体积小、重量轻，便于安装和使用。
任何东西都有它的缺点，压电式压力传感器的主要缺点就是寿命相对较短，需要定期更换。
总的来说，压电式压力传感器是一种非常实用的传感器，它可以帮助我们解决很多实际问题。
而且，随着科技的发展，相信它的应用还会越来越广泛。
所以，如果你对这个领域感兴趣的话，不妨多了解一下，说不定哪天你就能发明出一款新的压电式压力传感器呢！。
高灵敏度压电式气压传感器及其设备制作方法与相关技术
本技术属于压电传感器领域，并公开了一种高灵敏度压电式气压传感器及其制备方法。
该气压传感器自上而下包括阻隔层、功能层和腔体层，其中，阻隔层为弹性薄膜，用于保护功能层不受外界的侵蚀；功能层包括云母薄膜、压电薄膜和电极，云母薄膜作为压电薄膜的载体，压电薄膜附着在云母薄膜上，电极设置在压电薄膜上；腔体层设置在功能层的下方，该腔体层的基底和功能层形成密封的空腔；当外界的气压与空腔内的气压形成气压差时，压电薄膜发生形变并将该形变转变为电信号，电极将该电信号传递给检测装置，以此实现气压的检测。
本技术还公开了上述气压传感器的制备方法。
通过本技术，制备的气压传感器的柔性好，灵敏度高。
权利要求书1.一种高灵敏度压电式气压传感器，其特征在于，该气压传感器自上而下包括阻隔层、功能层和腔体层，其中，所述阻隔层为弹性薄膜，用于保护所述功能层不受外界的侵蚀；所述功能层包括云母薄膜、压电薄膜和电极，所述云母薄膜作为所述压电薄膜的载体，所述压电薄膜附着在所述云母薄膜上，所述电极设置在所述压电薄膜上，用于将所述压电薄膜上产生的电信号引出；所述腔体层设置在所述功能层的下方，该腔体层的基底和所述功能层形成密封的空腔；当外界的气压与所述空腔内的气压形成气压差时，所述压电薄膜发生形变并将该形变转变为电信号，所述电极将该电信号传递给检测装置，以此实现气压的检测。
2.如权利要求1所述的一种高灵敏度压电式气压传感器，其特征在于，所述阻隔层的优选采用PET、PEN、PVC或PMMA，厚度小于2mm，在保证所述气压传感器柔性的同时保护压电薄膜。
3.如权利要求1所述的一种高灵敏度压电式气压传感器，其特征在于，所述云母薄膜的厚度为50μm以下。
4.如权利要求1所述的一种高灵敏度压电式气压传感器，其特征在于，所述压电薄膜采用锆钛酸铅或氧化锌，厚度不小于100纳米。
5.如权利要求1所述的一种高灵敏度压电式气压传感器，其特征在于，所述电极优选为叉指电极，厚度为80nm以上。
低频振动传感器幅值和相移测量的不确定度
低频振动传感器幅值和相移测量的不确定度
于梅
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2009(028)004
【摘要】深入研究影响测量结果的不确定度来源和大小,参考ISO 16063-11:1999不确定度分量表,根据实验结果和经验数据,对低频振动国家副基准测量高精度低频振动传感器套组灵敏度幅值和相移进行测量不确定度的分析和评估,为修订国家振动传递系统表提供了参考依据,其灵敏度幅值和相移测量的不确定度(k=2)为16 Hz 参考点,0.30%和0.19°;0.1 Hz～120 Hz通频带,0.66%和0.65°.
【总页数】4页(P106-109)
【作者】于梅
【作者单位】中国计量科学研究院,北京,100013
【正文语种】中文
【中图分类】TB936
【相关文献】
1.电动式振动台加速度幅值测量结果不确定度分析 [J], 陈洪侠
2.正弦逼近法振动标准套组幅值和相位校准的测量不确定度评定 [J], 韦宣;郭俊文;史亚丽;刘德;瞿丽莉
3.脉冲高电压幅值测量的不确定度分析 [J], 卫兵;卿燕玲;傅贞;顾元朝;李洪涛;丰树平
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5.便携式振动校准器加速度幅值测量结果的不确定度评定 [J], 贾小冬
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压电式压力传感器PPT课件
则不产生压电效应。
压电效应结论
①无论是正或逆压电效应，其作用力（或应变） 与电荷（或电场强度）之间呈线性关系； ②晶体在哪个方向上有正压电效应，则在此方 向上一定存在逆压电效应； ③石英晶体不是在任何方向都存在压电效应的。
12
第12页，共38页。
压电式动态力传感器以及在车床中用于动态切削力的 测量
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第30页，共38页。
§7.6 压电传感器的应用 压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用 压电传感器测量双腿 跳的动态力
压电式步态分 析跑台
压电式纵跳 训练 分析装置
31
第31页，共38页。
§7.6 压电传感器的应用
4. 在振动测量中应用
1) 振动的基本概念
Ra传感器的漏电阻
Ri前置放大器输入电阻
19
§7.6 压电传感器的应用
压电传感器只能应用于动态测量
由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄漏 的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻 抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静
态测量。压电元件在交变力的作用下，电荷可以不断补充，可以 供给测量回路以一定的电流，故只适用于动态测量（在50kHz以 上时，灵敏度下降）。
（四）、高分子压电材料
高分子压电薄膜：是某些高分子聚合物经延展和拉伸以及电 场极化后具有压电性能的材料，如聚二氟乙烯 优点：耐冲击、不易破碎、稳定性好、频带宽。 高分子压电陶瓷薄膜：是在高分子化合物中加入压电陶瓷粉末 制成的，这种复合材料保持了高分子压电陶瓷薄膜的柔软性， 又具有较高的压电系数。
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获得良好的低频特性；
④环境适应性强：温度和湿度稳定性要好，要求具有较高的居
压电式压力传感器原理及应用
压电式压力传感器原理及应用自动化研1302班王民军压电式压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。
而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也叫压电式压电传感器。
压电式压力传感器可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。
也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。
它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。
一、压电式传感器的工作原理1、压电效应For personal use only in study and research; not for commercial use某些离子型晶体电介质（如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等）沿着某一个方向受力而发生机械变形(压缩或伸长)时，其内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。
当外力去掉后，它又会重新回到不带电的状态，此现象称为“压电效应”。
压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。
2、压电式压力传感器的特点压电式压力传感器是基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
它的敏感元件由压电材料制成。
压电材料受力后表面产生电荷。
此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。
压电式压力传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。
压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。
由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产生的电荷量与作用力之间呈线性关系：Q=k*S*p。
For personal use only in study and research; not for commercial use式中 Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积；p为压力。
通过测量电荷量可知被测压力大小。
压电式压力传感器的工作原理与压电式加速度传感器和力传感器基本相同，不同的是弹性元件是由膜片等把压力转换成集中力，再传给压电元件。