【導讀】壓電式傳感器是基于壓電效應的傳感器，是一種自發(fā)電式和機電轉換式傳感器，它的敏感元件由壓電材料制成。壓電式傳感器用于測量力和能變換為電的非電物理量。
壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷，此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。
壓電式傳感器用于測量力和能變換為電的非電物理量。它的優(yōu)點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡單、工作可靠和重量輕等。缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。
壓電式傳感器的技術參數(shù)
壓電常數(shù)是衡量材料壓電效應強弱的參數(shù), 它直接關系到壓電輸出的靈敏度。壓電材料的彈性常數(shù)、 剛度決定著壓電器件的固有頻率和動態(tài)特性。對于一定形狀、 尺寸的壓電元件, 其固有電容與介電常數(shù)有關; 而固有電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。
在壓電效應中,機械耦合系數(shù)等于轉換輸出能量（如電能）與輸入的能量（如機械能）之比的平方根; 它是衡量壓電材料機電能量轉換效率的一個重要參數(shù)。
壓電材料的絕緣電阻將減少電荷泄漏, 從而改善壓電傳感器的低頻特性。壓電材料開始喪失壓電特性的溫度稱為居里點溫度。
壓電式傳感器的應用
1、壓電式測力傳感器
壓電式測力傳感器是利用壓電元件直接實現(xiàn)力-電轉換的傳感器，在拉、壓場合，通常較多采用雙片或多片石英晶體作為壓電元件。其剛度大，測量范圍寬，線性及穩(wěn)定性高，動態(tài)特性好。當采用大時間常數(shù)的電荷放大器時，可測量準靜態(tài)力。按測力狀態(tài)分，有單向、雙向和三向傳感器，它們在結構上基本一樣。
2、壓電式加速度傳感器
壓電元件一般由兩片壓電片組成。在壓電片的兩個表面上鍍銀層，并在銀層上焊接輸出引線，或在兩個壓電片之間夾一片金屬，引線就焊接在金屬片上，輸出端的另一根引線直接與傳感器基座相連。在壓電片上放置一個比重較大的質量塊，然后用一硬彈簧或螺栓、螺帽對質量塊預加載荷。整個組件裝在一個厚基座的金屬殼體中，為了隔離試件的任何應變傳遞到壓電元件上去，避免產(chǎn)生假信號輸出，所以一般要加厚基座或選用剛度較大的材料來制造。
目前制作壓電式傳感器的材料有很多，其中可分為壓電單晶、壓電多晶和有機壓電材料。壓電式傳感器中用得最多的是屬于壓電多晶的各類壓電陶瓷和壓電單晶中的石英晶體。其他壓電單晶還有適用于高溫輻射環(huán)境的鈮酸鋰以及鉭酸鋰、鎵酸鋰、鍺酸鉍等。
如今的大型精密系統(tǒng)對質量和體積大小都非常的關注，傳統(tǒng)的大塊頭的壓電傳感器將逐步的失去其市場。隨著新材料及新加工技術的開發(fā)，利用激光等各種微細加工技術制成的硅加速度傳感器由于具有體積非常的小、互換性及可靠性都很好的吸引力，正在逐步取代傳統(tǒng)的壓電傳感器。壓電傳感器的功能已經(jīng)突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號，而是經(jīng)過微電腦處理后的數(shù)字信號，有的壓電傳感如集成后的壓電傳感器其本身帶有控制功能，也就是數(shù)字傳感器，這是一大發(fā)展趨勢。
