力、压力传感器经典课件(一)
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压力传感器原理PPT课件
10
电容式压力传感器
膜片电容压力传感器是两个相互电绝缘的 有一定导电性的极板组成，可看成一标准 的平行板电容器，其中一个电极板是可在 外加压力的作用下产生形变的弹性膜片， 另一个极板固定在传感器的外壳上不会在 压力作用下变形。当压力变化引起检测极 板变形改变压力电容器极板间距，进而引 起电容量变化来检测压力变化。
硅压阻的不足在于其压敏电阻和硅片本体有P-N效应，工作温度超过 150度时就不适用，另外硅的抗化学腐蚀的能力不如不锈钢和陶瓷膜 片，在高温或腐蚀性较强的环境便可采用陶瓷压阻或陶瓷电容式压力 传感器。
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22
薄膜应变压力传感器
薄膜式压阻压力传感器将压敏电阻直接沉 积在金属弹性膜片上，可以避免胶粘剂工 艺带来的麻烦，其制作工艺如下：
首先制备绝缘膜，金属弹性膜片上首先用 真空镀、离子溅射等方法形成一层金属氧 化物陶瓷或玻璃薄膜，然后用薄膜工艺在 绝缘膜上制作压阻薄膜，压阻薄膜材料用 合金或硅均可。最后将压阻薄膜用光刻或 等离子刻蚀成需要的图形。
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15
基于压阻应变片的压力传感器
在现代各类原理的压力传感器中，以压阻应变片 为基础的压力传感器是应用最广泛的两种类型中 的一种（另一种既是电容式压力传感器），此两 类原理有可分为粘贴应变片式压力传感器、薄膜 应变片式压力传感器、硅压阻压力传感器、厚膜 压阻压力传感器、硅电容压力传感器、厚膜电容 压力传感器。
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13
硅微加工电容式压力传感器
其体积小，集成度高，成本低，静态和动 态性能良好，可大批量制造。其以半导体 硅为基板，首先形成氧化硅或氮化硅绝缘 层，再形成一层金属薄膜电极。电极的上 方是绝缘的氧化硅或氮化硅围成的空腔， 空腔上口是单晶硅、多晶硅或氮化硅弹性 膜片，膜片上表面为薄膜金属电极层。目 前硅微加工电容式压力传感器是应用最为 普遍的压力传感器之一。
电容式压力传感器
膜片电容压力传感器是两个相互电绝缘的 有一定导电性的极板组成，可看成一标准 的平行板电容器，其中一个电极板是可在 外加压力的作用下产生形变的弹性膜片， 另一个极板固定在传感器的外壳上不会在 压力作用下变形。当压力变化引起检测极 板变形改变压力电容器极板间距，进而引 起电容量变化来检测压力变化。
硅压阻的不足在于其压敏电阻和硅片本体有P-N效应，工作温度超过 150度时就不适用，另外硅的抗化学腐蚀的能力不如不锈钢和陶瓷膜 片，在高温或腐蚀性较强的环境便可采用陶瓷压阻或陶瓷电容式压力 传感器。
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薄膜应变压力传感器
薄膜式压阻压力传感器将压敏电阻直接沉 积在金属弹性膜片上，可以避免胶粘剂工 艺带来的麻烦，其制作工艺如下：
首先制备绝缘膜，金属弹性膜片上首先用 真空镀、离子溅射等方法形成一层金属氧 化物陶瓷或玻璃薄膜，然后用薄膜工艺在 绝缘膜上制作压阻薄膜，压阻薄膜材料用 合金或硅均可。最后将压阻薄膜用光刻或 等离子刻蚀成需要的图形。
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基于压阻应变片的压力传感器
在现代各类原理的压力传感器中，以压阻应变片 为基础的压力传感器是应用最广泛的两种类型中 的一种（另一种既是电容式压力传感器），此两 类原理有可分为粘贴应变片式压力传感器、薄膜 应变片式压力传感器、硅压阻压力传感器、厚膜 压阻压力传感器、硅电容压力传感器、厚膜电容 压力传感器。
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硅微加工电容式压力传感器
其体积小，集成度高，成本低，静态和动 态性能良好，可大批量制造。其以半导体 硅为基板，首先形成氧化硅或氮化硅绝缘 层，再形成一层金属薄膜电极。电极的上 方是绝缘的氧化硅或氮化硅围成的空腔， 空腔上口是单晶硅、多晶硅或氮化硅弹性 膜片，膜片上表面为薄膜金属电极层。目 前硅微加工电容式压力传感器是应用最为 普遍的压力传感器之一。
《压力传感器》课件
压力传感器的维护与保养
定期检查
定期检查压力传感器的外观、连接线路和电 源等，确保其正常工作。
清理与保养
根据需要，定期清理压力传感器的表面污垢 和杂物，保持其清洁状态。
校准与调整
定期对压力传感器进行校准和调整，以确保 其测量精度和稳定性。
更换损坏元件
如发现压力传感器内部元件损坏，应及时更 换，以避免影响其正常工作。
根据精度要求选择
根据实际应用对测量精度的要求，选 择具有适当分辨率和误差范围的压力
传感器。
根据测量范围选择
根据所需测量的压力范围，选择量程 合适的压力传感器，以确保测量精度 和稳定性。
根据环境因素选择
考虑使用环境的影响因素，如温度、 湿度、振动等，选择能在恶劣环境下 稳定工作的压力传感器。
压力传感器的安装与使用
多功能化
在微型传感器中集成多种功能模块， 如温度、湿度等，实现多参数测量。
无线压力传感器的发展趋势
无线通信技术
采用无线通信技术，实现传感器与接收器之 间的数据传输，提高监测系统的灵活性和可 靠性。
能量管理
优化传感器能量管理技术，提高传感器续航 能力和稳定性，满足长期监测需求。
THANKS
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压力传感器的分类
01
根据工作原理，压力传感器可分为电阻式、电容式、电感式和 压电式等类型。
02
根据输出信号，压力传感器可分为模拟输出和数字输出两种类
型。
根据使用环境，压力传感器可分为工业、医疗、气象、航空航
03
天等类型。
压力传感器的应用领域
压力传感器广泛应用于工 业自动化、智能家居、医 疗设备、汽车电子等领域。
03
CATALOGUE
压力传感器 ppt课件
压力传感器分类
常用压力传感器有：
电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器 （变磁阻式传感器、差动变压器式压力传 感器）、霍耳式压力传感器、光纤式压力 传感器（见光纤传感器）、谐振式压力传 感器等。
PPT课 件
压力传感器
PPT课 件
压力传感器的选型
1、品牌误区：进口的不一定是最好的，国产 的也不是都比进口的差，比如：皓鹰
– 各种弹簧管、弹性膜、波纹管等敏感元件
• 物性测量方法
– 敏感元件受压力作用进行产生物理特性变化，进而由转换 元件转换成电信号进行测量的一类方法
– 压阻式、压电式压力传感器
PPT课 件
2.1重力与被测压力平衡的测量法
PPT课 件
2.2弹性力与被测压力平衡的测量法
当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生 相应的弹性变形(即机械位移)。
– 电阻：压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄露，改善传感器的 低频特性
– 居里点：压电材料开始丧失压电性的温度
PPT课 件
6.2 测量电路
PPT课 件
Cc传输电缆分布电容，Ri Ci 放大器输入阻抗、 容抗
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6.3 压电传感器应用
PPT课 件
PPT课 件
PPT课 件
PPT课 件
电子称
河北联合大学轻工学院
压力传感器
信息科学与技术部1311实验室 贾永恒，李萌，李丽丽
PPT课 件
目录
• 1 压力传感器 • 2 压力的测量方法 • 3 电阻应变式压力传感器 • 4 电感式压力传感器 • 5 电容式压力传感器 • 6 压电式压力传感器
PPT课 件
1.1压力
压力是工业生产过程中重要的工艺参数之 一，正确地测量和控制压力是保证工业生 产过程良好地运行，达到高产优质低耗及 安全生产的重要环节。
《压力传感器》PPT课件
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4.2 汽车用压力传感器种类与用途
4. 2. 5绝对压力型传感器
绝对压力型传感器用于主动型悬架系统的油压检测。传感器 内设有放大电路、温度补偿电路及与压力媒体接触的不锈钢 膜片。其结构如图4一7所示，它是用硅材料加工成膜片，再 在其上形成扩散电阻而制成的传感元件。
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4.2 汽车用压力传感器种类与用途
4. 2. 9增压传感器
在日产的vQ30DET等发动机上，采用增压压力传感器，传 感元件是在硅膜片上扩散电阻制成的，用其检测涡轮增压机 的增压压力，以便于修正喷射脉冲及控制增压压力。 VQ30DET的燃油喷射系统如图4-11所示，在怠速、使用 普通汽油、水温超过115℃、水温传感器系统异常时，电流 不通过增压控制电磁阀，实际的增压压力加到旋启阀的膜片 上，使排放气体的旁流量增加，增压压力下降。反之，当增 压电磁阀闭合时，就使大气压力加到旋启阀的膜片上，使排 放气体的旁流量减少，结果增压压力上升。此外，当增压压 力异常升高、增压压力传感器的输出电压超过某一数据值时， 则燃油被切断。
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使用着很多其他压力的计量单位， 为便于阅读一些技术资料，下面介绍几种将废除的计量单位。
气象部门较早使用的压力单位为巴，符号为bar，它大体上 等于一个“工程大气压”， “工程大气压”的符号为at，相 当于1kg的力垂直作用在1cm2面积上所形成的压力， “标 准大气压”的符号为atm，它是指在纬度45°的海平面上， 0℃时的平均大气压力。以上这两种单位中虽有“大气压” 三字，但其并不受气象条件的影响，而是作为计量单位使用 的恒定值。
4. 2. 7半导体压力传感器
半导体压力传感器用于检测电子控制燃油喷射系统(EFI一D) 的进气歧路压力，并将其变换成电信号，放大后输入至发动 机控制微机中。传感器的结构如图4一9所示，其上采取了防 干扰措施。
《压力传感器》课件
压力传感器的分类：应变式、压电式、电容式、光学式等 应变式压力传感器原理：利用金属材料的弹性变形来测量压力 压电式压力传感器原理：利用压电效应，将压力信号转换为电信号 电容式压力传感器原理：利用电容的变化来测量压力 光学式压力传感器原理：利用光的折射、反射等特性来测量压力
压力传感器的应用
医疗设备领域
血压计：测量血压，监控血压 变化
呼吸机：监测呼吸频率和深度， 调整呼吸参数
心电图仪：监测心脏活动，诊 断心脏疾病
麻醉机：监测麻醉剂浓度，确 保麻醉效果和安全性
其他应用领域
医疗领域：用于监测血压、心电图等生理参数 汽车领域：用于监测轮胎压力、发动机油压等 航空航天领域：用于监测飞机、火箭等飞行器的压力参数 工业领域：用于监测工业设备的压力参数，如液压系统、气压系统等
对未来发展的展望与建议
技术发展趋势：智能化、微型化、集成化 应用领域拓展：医疗、汽车、航空航天等 研发投入：加大研发投入，提高技术水平 市场推广：加强市场推广，提高产品知名度
THANK YOU
汇报人：PPT
传感器技术发展趋势：智能化、 微型化、集成化
传感器应用领域：汽车、医疗、 工业、消费电子等
传感器市场前景：市场规模持 续增长，竞争激烈
未来展望：传感器技术不断创 新，应用领域不断拓展，市场 前景广阔
总结与展望
总结本次PPT内容重点
压力传感器的定义和分类 压力传感器的工作原理和结构 压力传感器的应用领域和案例 压力传感器的发展趋势和挑战
线性度：压力传感器的线性度是指其输出信号与输入信号的线性关系，通常用百分比 表示。
重复性：压力传感器的重复性是指其输出信号在相同条件下的重复性，通常用百分比 表示。
稳定性：压力传感器的稳定性是指其输出信号在长时间内保持稳定的能力，通常用百 分比表示。
压力传感器的应用
医疗设备领域
血压计：测量血压，监控血压 变化
呼吸机：监测呼吸频率和深度， 调整呼吸参数
心电图仪：监测心脏活动，诊 断心脏疾病
麻醉机：监测麻醉剂浓度，确 保麻醉效果和安全性
其他应用领域
医疗领域：用于监测血压、心电图等生理参数 汽车领域：用于监测轮胎压力、发动机油压等 航空航天领域：用于监测飞机、火箭等飞行器的压力参数 工业领域：用于监测工业设备的压力参数，如液压系统、气压系统等
对未来发展的展望与建议
技术发展趋势：智能化、微型化、集成化 应用领域拓展：医疗、汽车、航空航天等 研发投入：加大研发投入，提高技术水平 市场推广：加强市场推广，提高产品知名度
THANK YOU
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传感器技术发展趋势：智能化、 微型化、集成化
传感器应用领域：汽车、医疗、 工业、消费电子等
传感器市场前景：市场规模持 续增长，竞争激烈
未来展望：传感器技术不断创 新，应用领域不断拓展，市场 前景广阔
总结与展望
总结本次PPT内容重点
压力传感器的定义和分类 压力传感器的工作原理和结构 压力传感器的应用领域和案例 压力传感器的发展趋势和挑战
线性度：压力传感器的线性度是指其输出信号与输入信号的线性关系，通常用百分比 表示。
重复性：压力传感器的重复性是指其输出信号在相同条件下的重复性，通常用百分比 表示。
稳定性：压力传感器的稳定性是指其输出信号在长时间内保持稳定的能力，通常用百 分比表示。
力传感器课件.ppt
金属电阻应变片分体型和薄膜型。属于体型的 有电阻丝栅应变片、箔式应变片、应变花等。
半导体应变片是用锗或硅等半导体材料作为敏 感栅。
半导体应变片及金属丝 式应变片的结构
金属丝式应变片的 内部结构
半导体应变 片外形
箔式应变片的外形
在平面力场中，为测量某一点上主应 力的大小和方向，常需测量该点上两个或 三个方向的应变。
荷重传 感器上的应 变片在重力 作用下产生 变形。轴向 变短，径向 变长。
汽车衡
汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料 ）
汽车衡称重系统
荷重传感器计算公式
Uo
F Fm
U om
K FU i Fm
F
当KF 为常数时，桥路所加的激励源电压 Ui 越高，满量程输出电压Uom也越高。
思考：综合考虑灵敏度与功耗发热， Ui 的取值范围多少为好？
6(l l0 )
Eb 2
F
6(l l0 )m
Eb 2
a
输出信号大小与加速度成正比。
应变式电阻加速度传感器具有灵敏度高、静态 和动态特性好等优点，广泛应用于汽车安全气囊的 控制、油箱和电梯疲劳强度的测试以及电脑游戏控 制杆的倾角感应器中。
3.3压阻式压力传感器
是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的，是一种新的 物性型传感器。灵敏度高、动态响应好、精度高、易于 微型化和集成化等。
为此需要把两个或三个应变片逐个粘 结成应变花，或直接通过光刻技术制成。
应变花分互成45°的直角形应变花和 互成60°的等角形应变花两种基本形式。
应变花的基本形式
a—丝式应变花；b—箔式应变花
应变片的工作原理 金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
半导体应变片是用锗或硅等半导体材料作为敏 感栅。
半导体应变片及金属丝 式应变片的结构
金属丝式应变片的 内部结构
半导体应变 片外形
箔式应变片的外形
在平面力场中，为测量某一点上主应 力的大小和方向，常需测量该点上两个或 三个方向的应变。
荷重传 感器上的应 变片在重力 作用下产生 变形。轴向 变短，径向 变长。
汽车衡
汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料 ）
汽车衡称重系统
荷重传感器计算公式
Uo
F Fm
U om
K FU i Fm
F
当KF 为常数时，桥路所加的激励源电压 Ui 越高，满量程输出电压Uom也越高。
思考：综合考虑灵敏度与功耗发热， Ui 的取值范围多少为好？
6(l l0 )
Eb 2
F
6(l l0 )m
Eb 2
a
输出信号大小与加速度成正比。
应变式电阻加速度传感器具有灵敏度高、静态 和动态特性好等优点，广泛应用于汽车安全气囊的 控制、油箱和电梯疲劳强度的测试以及电脑游戏控 制杆的倾角感应器中。
3.3压阻式压力传感器
是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的，是一种新的 物性型传感器。灵敏度高、动态响应好、精度高、易于 微型化和集成化等。
为此需要把两个或三个应变片逐个粘 结成应变花，或直接通过光刻技术制成。
应变花分互成45°的直角形应变花和 互成60°的等角形应变花两种基本形式。
应变花的基本形式
a—丝式应变花；b—箔式应变花
应变片的工作原理 金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
《力传感器》课件
THANKS
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详细描述
力传感器是一种能够检测和测量力的装置，它通常由敏感元件和转换电路组成。敏感元件能够将力信号转换为电 信号或数字信号，而转换电路则负责将电信号进一步处理成可用的输出信号。力传感器的种类繁多，根据不同的 应用需求，可以选择不同类型的力传感器。
力传感器的分类
要点一
总结词
根据不同的分类标准，可以将力传感器分为不同的类型。 按测量方式可分为应变式、压阻式、电容式、压电式等； 按输出信号可分为模拟输出和数字输出两种类型。
详细描述
线性范围越宽，表示传感器能够测量的力值范围越大。在实际应用中，为了确 保测量的准确性和可靠性，应选择线性范围与所需测量力值相匹配的传感器。
稳定性
总结词
稳定性是指力传感器在长时间工作或 多次使用后，其性能参数保持不变的 能力。
详细描述
稳定性好的力传感器能够长期保持其 性能参数，确保测量的一致性和准确 性。而稳定性差的传感器则可能出现 性能衰减或漂移，导致测量误差。
压电式力传感器原理
总结词
基于压电效应的力传感器
优点
灵敏度高、响应速度快、结构简单。
详细描述
压电式力传感器利用压电材料的压电效应 原理，当受力时，压电材料产生电荷，通 过测量电荷量可以推算出受力的大小。
应用领域
广泛应用于冲击、振动、压力等测量领域 。
电容式力传感器原理
01 总结词
基于电容原理的力传感器
02
详细描述
电容式力传感器利用电容原理 ，通过测量电容量变化来推算 受力的大小。电容式力传感器 通常由两个平行板组成，当受 力时，平行板间距离发生变化 ，导致电容量的变化。
03
优点
04
传感器-力和压力的检测 PPT课件
螺旋弹簧管能产生特别大的位移，故多用于压力记录式仪 表，而S形弹簧管其端部能产生直线位移，所以多用于较高压 力的测量。
作者：王 娟
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（2）膜片及膜盒
项目一
膜片是一种沿外缘固定的片形测压弹性敏感元件，按剖面 形状分为平膜片和波纹膜片。
平膜片是具有一定厚度的扁平面圆形薄片，多用于测量
作者：王 娟
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项目一
（3）波纹管
波纹管是一种具有轴对称、圆筒形、等间距环状 波纹、能沿轴向伸缩的测压弹性敏感元件。它在轴 向力、横向力和弯矩作用下都能产生相应的位移， 因此在许多技术领域中都能得到应用。
作者：王 娟
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项目一
活动2： 认识几个弹性敏感元件
作者：王 娟
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项目一
[知识要点]
了解电阻应变式传感器、压电式传感器的基本 结构、材料，掌握直流电桥的平衡条件及电压灵敏 度，熟悉电阻应变片的温度补偿方法。学习电阻应 变式、压电式传感器在相关领域的应用。
作者：王 娟
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项目一
单元一 电阻应变片测力
式（3-2）中的εR代表了被测件在应变片 的应变。严格来讲，由于试件与应变片之间
存在蠕变等影响，所以应变片与试件这两者
的应变是有差异的，但差异并不很大，工程
上允许忽略，但却存在一大弱点，就是灵敏 度低,一般为 2.0～3.6。
作者：王 娟
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项目一
二、电阻应变片的结构、材料
变动压力，在远传压力表和差压变送器上常见到这种位移很 小的膜片。
作者：王 娟
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（2）膜片及膜盒
项目一
膜片是一种沿外缘固定的片形测压弹性敏感元件，按剖面 形状分为平膜片和波纹膜片。
平膜片是具有一定厚度的扁平面圆形薄片，多用于测量
作者：王 娟
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项目一
（3）波纹管
波纹管是一种具有轴对称、圆筒形、等间距环状 波纹、能沿轴向伸缩的测压弹性敏感元件。它在轴 向力、横向力和弯矩作用下都能产生相应的位移， 因此在许多技术领域中都能得到应用。
作者：王 娟
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项目一
活动2： 认识几个弹性敏感元件
作者：王 娟
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项目一
[知识要点]
了解电阻应变式传感器、压电式传感器的基本 结构、材料，掌握直流电桥的平衡条件及电压灵敏 度，熟悉电阻应变片的温度补偿方法。学习电阻应 变式、压电式传感器在相关领域的应用。
作者：王 娟
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项目一
单元一 电阻应变片测力
式（3-2）中的εR代表了被测件在应变片 的应变。严格来讲，由于试件与应变片之间
存在蠕变等影响，所以应变片与试件这两者
的应变是有差异的，但差异并不很大，工程
上允许忽略，但却存在一大弱点，就是灵敏 度低,一般为 2.0～3.6。
作者：王 娟
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项目一
二、电阻应变片的结构、材料
变动压力，在远传压力表和差压变送器上常见到这种位移很 小的膜片。
电阻应变片式压力传感器1 (1)ppt课件
传感器简图：
灵敏度与误差分析：
误差来源
电阻应变片引起的误差 用应变片测量时，由于环境温度所引起的电阻变化与试 件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产 生很大的测量误差。 造成应变片温度误差的原因主要有 两个：
（1）应变片的电阻丝(敏感栅)具有一定温度系数；
（2）电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。
本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性 元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定 力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。应变片阻值的变化 可以通过后续的处理电路求得。
设计初衷：
随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到 各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机 的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成 为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗 等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制。
(1 2)
由材料电阻率变化引起的
( ) 1
对于金属材料 ( ) 1 项的值比 (1 2) 小很多，可以忽略， 所以 K 1 2 大量实验证明， 在电阻丝拉伸比例极限内，电阻 的相对变化与应变对于金属丝材料成正比，即为常数。通常金属丝 的=1.7-3,6。可写成
电阻应变片式 压力传感器1 (1)
光电传感器
超声波液位传感器
与此相比我们的传感器具有结构简单，定位精度 较高，不需调试，灵敏度较高，耗电少，体积小 等诸多优点。
较之不足的就是定位精度稳定性与市场成熟的传 感器还有差距
设计初衷：
随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到 各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机 的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成 为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗 等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制。
传感器原理与应用-3-力学传感器-1-金属应变式-1-物理原理课件
将直的电阻丝绕成敏感栅 之后，虽然长度相同，但 应变状态不同，其灵敏系 数降低了。这种现象称横 向效应。
敏感栅越窄，基长越长的 应变片，横向效应引起的 误差越小。
横向灵敏度
非重点，课后自行理解
横向效应的大小常用横向灵敏度的百分数表示：
C ky 100% kx
kx为纵向（轴向）的灵敏系数，表示当横向应变εy=0时，单 位纵向应变所引起的电阻相对变化；
F 应变片 F
被测体
受力形变
实验方法
实验是按照规定的统一标准进行的。
受一维力（单向的拉力或压力） 试件（被测体）的材料为泊松系数0.285的钢 因为应变计被粘贴到试件上后，不能取下再用
，因此只能每批产品提取一定百分比（一般为 5%）进行测定，取平均值作为这批产品的灵敏 度系数，或称“标称灵敏度系数”
=L0sinL=0
sin
L
L
应变波幅的相对误差
非重点，课后自行理解
应变波幅的相对误差：
e 0 p 0
1
sin
L
L
1 6
L
2
测量误差e与应变波长 对基长的相对比值λ/l有 关。
非重点，课后自行理解
阶跃应变波通过敏感栅
可测频率：
f 0.35 0.44 v
tk
L
tk
0.8
L v
等，也经常使用应变片作为基点转换元件或敏感元件。感受的应变之 间具有线性关系。（灵敏度系数k0）
金属丝做成应变片后，电阻特性与单根金属丝将 有所不同，必须重新用实验来测定。
敏 应感 变系 片数 的粘 敏 基合 感 片剂 栅 传横 递向 形效 变应 失真
在动态测量时，应变是以应变波的形式在材 料中传播，它的传播速度与声波相同。
敏感栅越窄，基长越长的 应变片，横向效应引起的 误差越小。
横向灵敏度
非重点，课后自行理解
横向效应的大小常用横向灵敏度的百分数表示：
C ky 100% kx
kx为纵向（轴向）的灵敏系数，表示当横向应变εy=0时，单 位纵向应变所引起的电阻相对变化；
F 应变片 F
被测体
受力形变
实验方法
实验是按照规定的统一标准进行的。
受一维力（单向的拉力或压力） 试件（被测体）的材料为泊松系数0.285的钢 因为应变计被粘贴到试件上后，不能取下再用
，因此只能每批产品提取一定百分比（一般为 5%）进行测定，取平均值作为这批产品的灵敏 度系数，或称“标称灵敏度系数”
=L0sinL=0
sin
L
L
应变波幅的相对误差
非重点，课后自行理解
应变波幅的相对误差：
e 0 p 0
1
sin
L
L
1 6
L
2
测量误差e与应变波长 对基长的相对比值λ/l有 关。
非重点，课后自行理解
阶跃应变波通过敏感栅
可测频率：
f 0.35 0.44 v
tk
L
tk
0.8
L v
等，也经常使用应变片作为基点转换元件或敏感元件。感受的应变之 间具有线性关系。（灵敏度系数k0）
金属丝做成应变片后，电阻特性与单根金属丝将 有所不同，必须重新用实验来测定。
敏 应感 变系 片数 的粘 敏 基合 感 片剂 栅 传横 递向 形效 变应 失真
在动态测量时，应变是以应变波的形式在材 料中传播，它的传播速度与声波相同。
第3章力与压力测量传感器 153页PPT文档
压力测量传感器的特性参数、测量电路与温度 补偿方法
压力测量传感器性能及应用范围比较
压力测量传感器应用实例
2019/8/22
3
3.1 电阻式压力传感器
3.1.1金属电阻应变式传感器
金属电阻应变式传感器是利用应变效应原理制成的 一种测量微小机械变化量的传感器。它是由弹性元件 和电阻应变片构成。当弹性元件感受被测物理量时， 其表面产生应变，粘贴在弹性元件表面的电阻应变片 也产生应变，其阻值将随着弹性元件的应变而变化。 通过测量电阻应变片的电阻值，可以用来测量被测的 物理量。金属电阻应变传感器具有结构简单、测量精 度高、使用方便、动态性能好等特点，被广泛应用于 测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数。
式中，ε=ΔL/L为金属导体电阻丝的纵向应变；k0为电阻
丝的灵敏系数，即单位应变所引起的电阻的相对变化。
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10
由式(3-4)可知，电阻丝的灵敏系数受两个因素的影响：
一是(1+2μ)，它是由电阻丝几何尺寸改变引起的，对
某种材料来说，它是常数；另一个是（Δρ/ρ）/ε，对
于同一种金属材料，其值也是常数，但比(1+2μ)小很
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压力测量传感器性能及应用范围比较
压力测量传感器应用实例
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3.1 电阻式压力传感器
3.1.1金属电阻应变式传感器
金属电阻应变式传感器是利用应变效应原理制成的 一种测量微小机械变化量的传感器。它是由弹性元件 和电阻应变片构成。当弹性元件感受被测物理量时， 其表面产生应变，粘贴在弹性元件表面的电阻应变片 也产生应变，其阻值将随着弹性元件的应变而变化。 通过测量电阻应变片的电阻值，可以用来测量被测的 物理量。金属电阻应变传感器具有结构简单、测量精 度高、使用方便、动态性能好等特点，被广泛应用于 测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数。
式中，ε=ΔL/L为金属导体电阻丝的纵向应变；k0为电阻
丝的灵敏系数，即单位应变所引起的电阻的相对变化。
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由式(3-4)可知，电阻丝的灵敏系数受两个因素的影响：
一是(1+2μ)，它是由电阻丝几何尺寸改变引起的，对
某种材料来说，它是常数；另一个是（Δρ/ρ）/ε，对
于同一种金属材料，其值也是常数，但比(1+2μ)小很
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压力传感器(课堂PPT)
传
应变梁式压力传感器
测量较小压力时，可采用固定梁或等强度 梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换 为力再通过传力杆传递给应变梁。图3中两 端固定梁的最大应变处在梁的两端和中点 ，应变片就贴在这些地方。这种结构还有 其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹 管构成。
传
组合式压力传感器特点及应用
• 在组合式应变压力传感器中，弹性敏感 元件可分为感受元件和弹性应变元件。
根据变形量的大小，可以测得被测压力的数值。
传
弹性元件是核心部 分，其作用是感受压 力并产生弹性变形， 弹性元件采用何种形 式要根据测量要求选 择和设计；
弹簧管：
传
波 纹 管
弹或波 簧登
弹性膜片
管管
传
悬梁弹性体
柱筒弹性体
轮辐弹性体
传
在弹性元件与指示机构之间是变换 放大机构，其作用是将弹性元件的变形 进行变换和放大；
河北联合大学轻工学院
压力传感器
信息科学与技术部1311实验室 贾永恒• 2 压力的测量方法 • 3 电阻应变式压力传感器 • 4 电感式压力传感器 • 5 电容式压力传感器 • 6 压电式压力传感器
传
1.1压力
压力是工业生产过程中重要的工艺参数之 一，正确地测量和控制压力是保证工业生 产过程良好地运行，达到高产优质低耗及 安全生产的重要环节。
• 感受元件把压力转换为力传递到弹性应 变元件应变最敏感的部位，而应变片则贴 在弹性应变元件的最大应变处。
• 应变式压力传感器主要用来测量流动介 质动态或静态压力，例如动力管道设备的 进出口气体或液体的压力、内燃机管道压 力等等。
传
3. 电阻应变式压力传感器
• 3.1、电阻应变片 • 3.2、测量电路
应变梁式压力传感器
测量较小压力时，可采用固定梁或等强度 梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换 为力再通过传力杆传递给应变梁。图3中两 端固定梁的最大应变处在梁的两端和中点 ，应变片就贴在这些地方。这种结构还有 其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹 管构成。
传
组合式压力传感器特点及应用
• 在组合式应变压力传感器中，弹性敏感 元件可分为感受元件和弹性应变元件。
根据变形量的大小，可以测得被测压力的数值。
传
弹性元件是核心部 分，其作用是感受压 力并产生弹性变形， 弹性元件采用何种形 式要根据测量要求选 择和设计；
弹簧管：
传
波 纹 管
弹或波 簧登
弹性膜片
管管
传
悬梁弹性体
柱筒弹性体
轮辐弹性体
传
在弹性元件与指示机构之间是变换 放大机构，其作用是将弹性元件的变形 进行变换和放大；
河北联合大学轻工学院
压力传感器
信息科学与技术部1311实验室 贾永恒• 2 压力的测量方法 • 3 电阻应变式压力传感器 • 4 电感式压力传感器 • 5 电容式压力传感器 • 6 压电式压力传感器
传
1.1压力
压力是工业生产过程中重要的工艺参数之 一，正确地测量和控制压力是保证工业生 产过程良好地运行，达到高产优质低耗及 安全生产的重要环节。
• 感受元件把压力转换为力传递到弹性应 变元件应变最敏感的部位，而应变片则贴 在弹性应变元件的最大应变处。
• 应变式压力传感器主要用来测量流动介 质动态或静态压力，例如动力管道设备的 进出口气体或液体的压力、内燃机管道压 力等等。
传
3. 电阻应变式压力传感器
• 3.1、电阻应变片 • 3.2、测量电路
(完整版)压力传感器ppt课件
15
① 检测传感器的电源电 压
② 检测传感器的信号电 压
端子 Ｂ 与搭铁端子 Ａ
4~5V发动机
发动机热机怠速运转 节气门开度逐渐增大
4.5~5.5V
16
③ 检测传感器负极导线的连接情况 用万用表电阻挡检测传感器 Ａ 端子与发动机缸体间的电 阻 ， 阻值应小于 0.5 Ω 。
23
视频
24
三 、 电容式进气压力传感器
１电容式进气压力传感器的结构与原理
电容量的变化量与 弹性膜片的 位移成正比 ， 而弹性膜片的位 移取决于上 、 下两个气体空腔 的 压力 ，只要弹性膜片上部的 空腔为绝对真空 ， 下部空腔通 进气管 ， 则可通过检测电容量 的变化来检测进气歧管的绝对 压力 。
20
（ ２ ） 真空膜盒差动变压器式进气压力 传 感 器
输出 电压 发生 变化
振荡 器发 出交 流电
21
（ ３ ） 真空膜盒可变电感式进气压力传感器
进气压力增大时 ，膜片回缩 ， 铁芯向两线圈中间运动时 ， 耦合变紧 ， 输出电压增大 ； 反之 ， 则膜片膨胀 ， 使输 出 电压减小 。
22
真空膜盒式进气压力传感器的检测方法
26
⑤用汽车专用万用 表 对 此进 气压力传感器的频率进行测试 是 ： 打 开 点 火 开 关 ， 发 动 机 不 运 转 ， 进气压力传感 器 输 出 信 号 的 频 率 约 为 160Ｈｚ ； 怠 速 时 频 率 为105Ｈｚ 左 右 ； 减 速 时 频 率 为 ８０Ｈｚ 左 右； 若进气压力输出信号消 失 或者超出工作范围 （ 小 于 80Ｈｚ 或 大 于160Ｈｚ ）， 则 说 明 此 传 感 器 已 损 坏 ， 应 进 行 检 修或 更 换 。
的振荡频率，即可输出压力信号。
① 检测传感器的电源电 压
② 检测传感器的信号电 压
端子 Ｂ 与搭铁端子 Ａ
4~5V发动机
发动机热机怠速运转 节气门开度逐渐增大
4.5~5.5V
16
③ 检测传感器负极导线的连接情况 用万用表电阻挡检测传感器 Ａ 端子与发动机缸体间的电 阻 ， 阻值应小于 0.5 Ω 。
23
视频
24
三 、 电容式进气压力传感器
１电容式进气压力传感器的结构与原理
电容量的变化量与 弹性膜片的 位移成正比 ， 而弹性膜片的位 移取决于上 、 下两个气体空腔 的 压力 ，只要弹性膜片上部的 空腔为绝对真空 ， 下部空腔通 进气管 ， 则可通过检测电容量 的变化来检测进气歧管的绝对 压力 。
20
（ ２ ） 真空膜盒差动变压器式进气压力 传 感 器
输出 电压 发生 变化
振荡 器发 出交 流电
21
（ ３ ） 真空膜盒可变电感式进气压力传感器
进气压力增大时 ，膜片回缩 ， 铁芯向两线圈中间运动时 ， 耦合变紧 ， 输出电压增大 ； 反之 ， 则膜片膨胀 ， 使输 出 电压减小 。
22
真空膜盒式进气压力传感器的检测方法
26
⑤用汽车专用万用 表 对 此进 气压力传感器的频率进行测试 是 ： 打 开 点 火 开 关 ， 发 动 机 不 运 转 ， 进气压力传感 器 输 出 信 号 的 频 率 约 为 160Ｈｚ ； 怠 速 时 频 率 为105Ｈｚ 左 右 ； 减 速 时 频 率 为 ８０Ｈｚ 左 右； 若进气压力输出信号消 失 或者超出工作范围 （ 小 于 80Ｈｚ 或 大 于160Ｈｚ ）， 则 说 明 此 传 感 器 已 损 坏 ， 应 进 行 检 修或 更 换 。
的振荡频率，即可输出压力信号。
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其优缺点是 什么？
休息一下
一、压电式传感器
1、压电传感器的等效电路 压电传感器可等效为如图3-16(a)所示的电压源,也可
等效为一个电荷源，如图3-16(b)所示。
u 电容器上的电压
在下列关系：
a（开路电压）、电荷 Q 与电容 Ca 存
Q
ua Ca
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，放大电路的输入电阻Ri，输入 电容Ci及压电传感器的内阻Ra。
1 压电传感器工作原理
1 压电传感器工作原理
1、压电效应的工作原理
压电效应： 1、某些电介质或晶体受一定方向外力作用而发生机械变形 时，由于内部电荷极化现象，相应地在其表面产生极性相反 的电荷； 2、当外力消失时，又恢复不带电状态 3、当力方向改变时，电荷极性也随着改变
压电逆向效应： 1、在电介质的极化方向上施加交变电场，它会发现机械变形； 2、当去掉外电场，电介质变形消失又称之为电致伸缩效应
力时，则在垂直于X 轴的平面上仍出现等量电荷，但极性相
反。
压电效应产生的电荷
➢ X轴方向（纵向）压电效应产生的电荷为 ：
QXX＝dXXFX
➢ Y轴（横向）压电效应产生的电荷为
QXY
d XY
a b
FY
➢ 根据石英晶体的对称条件dXY= -dXX，所以
QXY
d XX
a b
FY
四、压电式传感器
（2）压电陶瓷的压电效应
双面镀银 及封装
1 . 石英晶体的压电效应
石英晶体是一种应用广泛的 压电晶体。它是二氧化硅单 晶，属于规则的正六角棱柱 体 。图2-24是天然石英晶 体的外形图。石英晶体有三 个相互垂直的晶轴：
Z轴--光轴，它与晶体的纵轴 线方向一致；
X轴--电轴，它通过六面体相 对的两个棱线并垂直于光轴；
力、压力传感器经典课件（一）
力传感器
力的概述和弹性敏感元件 应变式传感器 压电式传感器 电容式传感器
自然界中与压电效应有关的现象
例如，在完全黑暗的环境中，用 锤子敲击一块干燥的冰糖，可以看到 在冰糖破碎的一瞬间，会发出蓝色闪 光，这是强电场放电所产生的闪光， 产生闪光的机理就是晶体的压电效应。 又如，在敦煌的鸣沙丘，当许多 游客在沙丘上蹦跳或从鸣沙丘上往下 滑时，可以听到雷鸣般的隆隆声。产 生 这个现象的原因是无数干燥的沙 子（ 晶体）在重压下引起振动，表 面产生电荷，在某些时刻，恰好形成 电压串联，产生很高的电压，并通过 空气放电而发出声音。
QXX＝dXXFX
(2-14)
式中， QXX 为垂直于X 轴平面上的电荷，dXX为纵向压电系
数， dXX 2.31012 C N ，下标的意义为产生电荷的面的轴向及
施加作用力的轴向；FX 为沿晶轴 X 方向施加的压力。
➢ 由上式看出，当晶片受到X 向的压力作用时，QXX 与作用力F x 成正比，而与晶片的几何尺寸无关。如果作用力Fx 改为拉
1 压电传感器工作原理
压电效应的可逆性
电能
逆压电效应 正压电效应
机械能
压电材料的分类
压 单晶压电晶体(如石英晶体)-天然存在。
电
材
料 极化的多晶压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸
或 元
钡等—人工制造。
件
的
分 高分子压电材料——近年来发展的新型
类
材料。
石英晶体
天然形成的石英晶体外形
石英晶体切片及封装 石英晶体薄片
图3-17 压电传感器实际等效电路
二、压电式传感器的测量电 路
如上图所示，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。
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。
压电式传感器的测量电路
串联时输出总电容为
y轴--机械轴，它垂直于两个 相对的晶柱棱面。
图2-24 石英晶体结构
石英晶体压电效应演示
力的方向改变时，
F
电荷的符号也随之
改变，外力去掉后，电荷消失。Βιβλιοθήκη 石英晶体压电效应产生的过程
在正常情况下，石英晶体的每一个晶体单元中，有三个 硅离子和六个氧离子，正负离子分布在正六边形的顶角 上，当无外力作用时，正、负电荷中心重合，对外不显 电性。
压电传感器——测量电路
四、压电式传感器的测量电路 1、等效电路
电荷源等效
电压源等效
Ra
Ri
Ca
Ra
Ri
Ca Q
Cc
Ci
Ui
Cc
Ci
Ui
Ua
压电传感器内阻抗很高，而输出信号微弱，测量电路要 求有一个高输入阻抗的前置放大器作阻抗匹配，才能防 止电荷迅速泄漏而使测量误差减小。
前置放大器作用： （1）将高阻抗输出变换为低阻抗输出； （2）将输出的微弱信号进行放大。 前置放大器两种形式： （1）电压放大器：输出电压与输入电压成正比 （2）电荷放大器：输出电压与输入电荷成正比
一、压电传感器
压电式传感器是一种典型的有源传感器，它以某些电 介质的压电效应为基础，在外力作用下，材料受力变 形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量检测的 目的。
特点：体积小、重量轻、工作频带宽、灵敏度及测量 精度高等特点，又由于没有运动部件，因此结构坚固 、可靠性和稳定性高。在各种动态力、机械冲击与振 动测量，以及声学、医学、力学、宇航等领域得到越 来越广泛的应用。
C
1 n
Ca总电荷量为
Q Qa
总电压为 u
nua
并联时输出总电容为 C nCa总电荷量为Q nQa总电压为 u ua
• 特点：
并联：输出电荷大、电容大、时间常数大，适合测慢 变信号，并以电荷量作输出量的场合。 串联：输出电压高、电容小，适合以电压作为输出量 ，以及测量电路输入阻抗很高的场合。
极化前
极化后
2. 压电陶瓷的压电效应
垂直于Z 轴的表面上将会出现电荷，
电荷量与作用力成正比，即
QZZ dzz FZ
当沿X轴方向施加作用力时:
QZX
AZ AX
dZX FX
当沿Y轴方向施加作用力时:
QZY
AZ AY
dZY FY
图2-27 压电陶瓷的压电效应
压电陶瓷外形
3 高分子材料
有哪些高分 子材料?
石英晶体的压电效应
谨记要点：
1）当沿着X轴对压电晶片施加力
时，将在垂直于X轴的表面上产
厚
生电荷，这种现象称为纵向压电
效应。
2）当沿着y轴施加力的作用时，
电荷仍出现在与X轴垂直的表面
上，这称之为横向压电效应。
长
宽
3）当沿着Z轴方向受力时不产生
压电效应。
纵向压电效应产生的电荷
➢ 纵向压电效应产生的电荷为
休息一下
一、压电式传感器
1、压电传感器的等效电路 压电传感器可等效为如图3-16(a)所示的电压源,也可
等效为一个电荷源，如图3-16(b)所示。
u 电容器上的电压
在下列关系：
a（开路电压）、电荷 Q 与电容 Ca 存
Q
ua Ca
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，放大电路的输入电阻Ri，输入 电容Ci及压电传感器的内阻Ra。
1 压电传感器工作原理
1 压电传感器工作原理
1、压电效应的工作原理
压电效应： 1、某些电介质或晶体受一定方向外力作用而发生机械变形 时，由于内部电荷极化现象，相应地在其表面产生极性相反 的电荷； 2、当外力消失时，又恢复不带电状态 3、当力方向改变时，电荷极性也随着改变
压电逆向效应： 1、在电介质的极化方向上施加交变电场，它会发现机械变形； 2、当去掉外电场，电介质变形消失又称之为电致伸缩效应
力时，则在垂直于X 轴的平面上仍出现等量电荷，但极性相
反。
压电效应产生的电荷
➢ X轴方向（纵向）压电效应产生的电荷为 ：
QXX＝dXXFX
➢ Y轴（横向）压电效应产生的电荷为
QXY
d XY
a b
FY
➢ 根据石英晶体的对称条件dXY= -dXX，所以
QXY
d XX
a b
FY
四、压电式传感器
（2）压电陶瓷的压电效应
双面镀银 及封装
1 . 石英晶体的压电效应
石英晶体是一种应用广泛的 压电晶体。它是二氧化硅单 晶，属于规则的正六角棱柱 体 。图2-24是天然石英晶 体的外形图。石英晶体有三 个相互垂直的晶轴：
Z轴--光轴，它与晶体的纵轴 线方向一致；
X轴--电轴，它通过六面体相 对的两个棱线并垂直于光轴；
力、压力传感器经典课件（一）
力传感器
力的概述和弹性敏感元件 应变式传感器 压电式传感器 电容式传感器
自然界中与压电效应有关的现象
例如，在完全黑暗的环境中，用 锤子敲击一块干燥的冰糖，可以看到 在冰糖破碎的一瞬间，会发出蓝色闪 光，这是强电场放电所产生的闪光， 产生闪光的机理就是晶体的压电效应。 又如，在敦煌的鸣沙丘，当许多 游客在沙丘上蹦跳或从鸣沙丘上往下 滑时，可以听到雷鸣般的隆隆声。产 生 这个现象的原因是无数干燥的沙 子（ 晶体）在重压下引起振动，表 面产生电荷，在某些时刻，恰好形成 电压串联，产生很高的电压，并通过 空气放电而发出声音。
QXX＝dXXFX
(2-14)
式中， QXX 为垂直于X 轴平面上的电荷，dXX为纵向压电系
数， dXX 2.31012 C N ，下标的意义为产生电荷的面的轴向及
施加作用力的轴向；FX 为沿晶轴 X 方向施加的压力。
➢ 由上式看出，当晶片受到X 向的压力作用时，QXX 与作用力F x 成正比，而与晶片的几何尺寸无关。如果作用力Fx 改为拉
1 压电传感器工作原理
压电效应的可逆性
电能
逆压电效应 正压电效应
机械能
压电材料的分类
压 单晶压电晶体(如石英晶体)-天然存在。
电
材
料 极化的多晶压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸
或 元
钡等—人工制造。
件
的
分 高分子压电材料——近年来发展的新型
类
材料。
石英晶体
天然形成的石英晶体外形
石英晶体切片及封装 石英晶体薄片
图3-17 压电传感器实际等效电路
二、压电式传感器的测量电 路
如上图所示，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。
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。
压电式传感器的测量电路
串联时输出总电容为
y轴--机械轴，它垂直于两个 相对的晶柱棱面。
图2-24 石英晶体结构
石英晶体压电效应演示
力的方向改变时，
F
电荷的符号也随之
改变，外力去掉后，电荷消失。Βιβλιοθήκη 石英晶体压电效应产生的过程
在正常情况下，石英晶体的每一个晶体单元中，有三个 硅离子和六个氧离子，正负离子分布在正六边形的顶角 上，当无外力作用时，正、负电荷中心重合，对外不显 电性。
压电传感器——测量电路
四、压电式传感器的测量电路 1、等效电路
电荷源等效
电压源等效
Ra
Ri
Ca
Ra
Ri
Ca Q
Cc
Ci
Ui
Cc
Ci
Ui
Ua
压电传感器内阻抗很高，而输出信号微弱，测量电路要 求有一个高输入阻抗的前置放大器作阻抗匹配，才能防 止电荷迅速泄漏而使测量误差减小。
前置放大器作用： （1）将高阻抗输出变换为低阻抗输出； （2）将输出的微弱信号进行放大。 前置放大器两种形式： （1）电压放大器：输出电压与输入电压成正比 （2）电荷放大器：输出电压与输入电荷成正比
一、压电传感器
压电式传感器是一种典型的有源传感器，它以某些电 介质的压电效应为基础，在外力作用下，材料受力变 形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量检测的 目的。
特点：体积小、重量轻、工作频带宽、灵敏度及测量 精度高等特点，又由于没有运动部件，因此结构坚固 、可靠性和稳定性高。在各种动态力、机械冲击与振 动测量，以及声学、医学、力学、宇航等领域得到越 来越广泛的应用。
C
1 n
Ca总电荷量为
Q Qa
总电压为 u
nua
并联时输出总电容为 C nCa总电荷量为Q nQa总电压为 u ua
• 特点：
并联：输出电荷大、电容大、时间常数大，适合测慢 变信号，并以电荷量作输出量的场合。 串联：输出电压高、电容小，适合以电压作为输出量 ，以及测量电路输入阻抗很高的场合。
极化前
极化后
2. 压电陶瓷的压电效应
垂直于Z 轴的表面上将会出现电荷，
电荷量与作用力成正比，即
QZZ dzz FZ
当沿X轴方向施加作用力时:
QZX
AZ AX
dZX FX
当沿Y轴方向施加作用力时:
QZY
AZ AY
dZY FY
图2-27 压电陶瓷的压电效应
压电陶瓷外形
3 高分子材料
有哪些高分 子材料?
石英晶体的压电效应
谨记要点：
1）当沿着X轴对压电晶片施加力
时，将在垂直于X轴的表面上产
厚
生电荷，这种现象称为纵向压电
效应。
2）当沿着y轴施加力的作用时，
电荷仍出现在与X轴垂直的表面
上，这称之为横向压电效应。
长
宽
3）当沿着Z轴方向受力时不产生
压电效应。
纵向压电效应产生的电荷
➢ 纵向压电效应产生的电荷为