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壓力傳感器

        壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中zui常用的傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造的。這種傳感器也稱(chēng)為壓電傳感器。
        
        我們知道晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)受機(jī)械力沿一定方向變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極化效應(yīng)；當(dāng)去除機(jī)械力時(shí)，它會(huì)恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，即在壓力作用下，這些晶體可能會(huì)產(chǎn)生電效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家們基于這種效應(yīng)開(kāi)發(fā)了一種壓力傳感器。
        
        壓電傳感器中使用的主要壓電材料包括石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫鹽。其中，石英（silica）是一種天然水晶。在這種晶體中發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)。在一定的溫度范圍內(nèi)，壓電特性始終存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍后，壓電特性就*消失了（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)"）。由于電場(chǎng)隨應(yīng)力的變化而略有變化（即壓電系數(shù)較低），石英逐漸被其他壓電晶體所取代。酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但只能在室溫和濕度較低的環(huán)境中使用。磷酸二氫鹽是一種人造晶體，可以承受高溫和較高的濕度，因此得到了廣泛的應(yīng)用。
        
        目前，壓電效應(yīng)還應(yīng)用于多晶，如目前的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽壓電陶瓷、鈮鎂鉛壓電陶瓷等。
        
        壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理。壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)橹挥挟?dāng)電路具有無(wú)窮大的輸入阻抗時(shí)才會(huì)保存外力后的電荷。實(shí)際情況并非如此，因此這就決定了壓電傳感器只能測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)力。
        
        壓電傳感器主要用于加速度、壓力和力的測(cè)量。壓電加速度計(jì)是一種常用的加速度計(jì)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。壓電加速度傳感器已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑物的振動(dòng)和沖擊測(cè)量，特別是在航空航天領(lǐng)域。壓電傳感器也可用于測(cè)量?jī)?nèi)燃?jí)毫蛣?dòng)力真空度的測(cè)量。它也可以用于軍事工業(yè)。例如，它可以用來(lái)測(cè)量zi彈在彈膛內(nèi)發(fā)射瞬間的彈膛壓力的變化和槍口的沖擊波壓力。它可用于測(cè)量大壓力和小壓力。
        
        壓電傳感器也廣泛用于生物醫(yī)學(xué)測(cè)量。例如，心室導(dǎo)管麥克風(fēng)由壓電傳感器制成。由于測(cè)量動(dòng)態(tài)壓力如此普遍，壓電傳感器被廣泛使用。
        
        除了壓電式傳感器，還有利用壓阻效應(yīng)制造的壓阻式傳感器、利用應(yīng)變效應(yīng)制造的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器采用不同的效果，不同的材料在不同的場(chǎng)合可以發(fā)揮其*的用途。