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关于压电传感器,你了解多少?

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关于压电传感器,你了解多少?

压电传感器的工作原理是基于一些介电材料的压电效应,是一种典型的有源传感器。当材料受力变形时,其表面会有电荷,从而实现非电量测量。

压电效应:当某些电介质在某个方向上受到力的作用而变形时,它们内部就会发生极化,同时在其两个表面上产生符号相反的电荷。当外力消除时,它们又回到不带电荷的状态。这种现象被称为压电效应。相反,当在电介质的极化方向上施加电场时,这些电介质也将变形,这被称为“逆压电效应”(电致伸缩效应)。

应时晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料都是优良的压电材料。压力传感器通常使用三种类型的压电元件材料:压电晶体、极化压电陶瓷和新型压电材料。它们都具有压电常数大、力学性能好、时间稳定性和温度稳定性好的特点,是理想的压电材料。

压电传感器具有高内阻,因此需要与高输入阻抗的前置放大电路配合,并与通用放大器、检测器、显示和记录电路连接,以防止电荷的快速泄漏,减小测量误差。

压电传感器前置放大器有两个功能:一是将传感器的高阻抗输出转换为低阻抗输出;第二是放大传感器的微弱信号。

根据压电传感器的工作原理和等效电路,其输出可以是电荷信号,也可以是电压信号。因此,匹配前置放大器也有两种形式:电荷放大器和电压放大器。由于电压前置放大器的输出电压与电缆电容有关,目前大多采用电荷放大器。