壓電式傳感器是一種基于壓電效應(yīng)的傳感器，是一種自發(fā)電式和機(jī)電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。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。

壓電效應(yīng)：

壓電效應(yīng)是指一種物理現(xiàn)象，它指的是某種材料在受到外力的作用下，產(chǎn)生的電位。當(dāng)一種材料受到壓力，其原子的排列順序會(huì)發(fā)生變化，使得電荷分布不均勻，從而在材料的不同部位產(chǎn)生電位。壓電效應(yīng)的發(fā)生主要受到材料的結(jié)構(gòu)和離子的構(gòu)型的影響。壓電效應(yīng)可以用來制造電容器、傳感器、開關(guān)、濾波器等電子元件，可以廣泛應(yīng)用到電子、機(jī)械、航空、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

壓電式力傳感器的工作原理：

要了解壓電式力傳感器的工作原理，我們首先必須了解它的內(nèi)部。在這里，在傳感器的核心，我們總會(huì)找到壓電晶體，例如石英。壓電材料是在機(jī)械應(yīng)力下產(chǎn)生電荷的材料。原理很簡單：獲得的電荷與施加的機(jī)械應(yīng)力成正比。機(jī)械應(yīng)力與引入的力線性相關(guān)。電荷放大器可以將此電荷轉(zhuǎn)換為易于測量的 0…10 V 信號。最后，輸出電壓與力成正比。

壓電式力傳感器的特性：

壓電式力傳感器具有覆蓋大測量范圍的特殊性能。換句話說，相同的傳感器可用于測量非常小的和非常大的力。因此，壓電式力傳感器非常靈活（在使用中）——并且可以提供只有幾毫米的微型尺寸。由于它們的高剛性，它們在負(fù)載下的變形可以忽略不計(jì)。因此，傳感器對其集成結(jié)構(gòu)的影響極小。

另一方面，壓電換能器容易漂移，因此，無法無限期地維持測量所需的電荷差異?？梢约僭O(shè)將發(fā)生最大 10 N/min 的漂移。一旦測量鏈被打破，這個(gè)數(shù)字在服務(wù)期間會(huì)變得更低。但是，無論測量的力如何，它都保持不變。這意味著，如果長時(shí)間測量小力，則漂移的影響比測量大力或測量時(shí)間短時(shí)的影響更大。