任務2：壓電陶瓷與壓電晶體的傳感及檢測

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《自動檢測技術(shù)》

項目4:玻璃破碎報警器的設(shè)計

任務2：壓電陶瓷與壓電晶體的傳感及檢測

石英晶體壓電機理壓電陶瓷壓電式傳感器的等效電路壓電元件的串并聯(lián)壓電式傳感器的應用學習目標

一、石英的壓電機理知識準備

定義：x：兩平行柱面內(nèi)夾角等分線，垂直此軸壓電效應最

強,稱為電軸。y：垂直于平行柱面，在電場作用下變形最大，稱

為機械軸。z：無壓電效應，中心軸，也稱光軸。石英的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶體系，化學式為SiO2。當在電軸方向施加作用力時,在與電軸x垂直的平面上將產(chǎn)生電荷,其大小為：Qx=d11Fx。式中:d11——x方向受力的壓電系數(shù)Fx——作用力

若在同一切片上,沿機械軸y方向施加作用力Fy,則仍在與x軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷qy,其大小為：

Qy=d12Fya/b

式中:d12——y軸方向受力的壓電系數(shù)

d12=-d11

a、b——晶體切片長度和厚度知識準備

（1）當石英晶體未受外力作用時,正、負離子正好分布在正六邊形的頂角上,

形成三個互成120°夾角的電偶極矩P1、P2、P3,P1+P2+P3=0,所以晶體表面不產(chǎn)生電荷,即呈中性。（2）當石英晶體受到沿x軸方向的壓力作用時,晶體沿x方向?qū)a(chǎn)生壓縮變形,

正負電荷重心不再重合,在x軸的正方向出現(xiàn)正電荷,電偶極矩在y方向上的分量仍為零,不出現(xiàn)電荷。（3）當晶體受到沿y軸方向的壓力作用時,在x軸上出現(xiàn)電荷,它的極性為x軸

正向為負電荷。在y軸方向上不出現(xiàn)電荷。（4）如果沿z軸方向施加作用力,因為晶體在x方向和y方向所產(chǎn)生的形變完

全相同,所以正負電荷重心保持重合,電偶

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