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壓電振動傳感器的壓電材料有哪些?

更新時間:2021-12-27   點擊次數(shù):760次
   壓電振動傳感器是一種無源傳感器,屬于慣性式傳感器。利用壓電晶體,如石英晶體、壓電陶瓷等的“壓電效應(yīng)”:在加速度計感受到振動時,質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。壓電晶體受力變形后,其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時在它的兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷,當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率(諧振頻率)時,則力的變化與被測加速度成正比。當外力去除后,又重新恢復到不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”,具有“壓電效應(yīng)”的晶體稱為壓電晶體。
  
  壓電加速度計輸出為電荷類型,故需要與電荷放大器配合使用,然后信號再傳輸?shù)讲杉瘍x或者與內(nèi)置電荷調(diào)理的采集儀直接連接。電荷放大器以電容作負反饋,使用中基本不受電纜電容的影響,但會受到靜電場的影響。在電荷放大器中,通常用高質(zhì)量的元器件,輸入阻抗高,因而價格也比較貴,一般用的比較少。
  
  壓電振動傳感器的壓電材料有哪些呢?具體如下:
  (1)壓電單晶
  壓電單晶是指按晶體空間點陣長程有序生長而成的晶體。這種晶體結(jié)構(gòu)無對稱中心,因此具有壓電性。如石英晶體、鎵酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦以及鐵晶體管鈮酸鋰、鉭酸鋰等。壓電單晶材料的生長方法包括水熱法、提拉法、坩堝下降法和泡生法等。
  
  (2)壓電陶瓷
  壓電陶瓷則泛指壓電多晶體,是指用必要成份的原料進行混合、成型、高溫燒結(jié),由粉粒之間的固相反應(yīng)和燒結(jié)過程而獲得的微細晶粒無規(guī)則集合而成的多晶體,具有壓電性的陶瓷稱壓電陶瓷。壓電陶瓷材料具有良好的耐潮濕、耐磨和耐高溫性能,硬度較高,物理和化學性能穩(wěn)定。壓電陶瓷材料包括鈦酸鋇BT、鋯鈦酸鉛PZT、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鉛鋇鋰PBLN、改性鈦酸鉛PT等。
  
 ?。?)壓電薄膜
  壓電薄膜材料是原子或原子團經(jīng)過或濺射的方法沉積在襯底上而形成的,其結(jié)構(gòu)可以是費靜態(tài)、多晶甚至是單晶。壓電薄膜制備的器件不需要使用價格昂貴的壓電單晶,只要在襯底上沉積一層很薄的壓電材料,因而具有經(jīng)濟和省料的特點。而且制備薄膜過程中按照一定取向來沉積薄膜,不需要進行極化定向和切割等工藝。另外,利用壓電薄膜制備的器件應(yīng)用范圍廣泛、制作簡單、成本低廉,同時其能量轉(zhuǎn)換效率高,還能與半導體工藝集成,符合壓電器件微型化和集成化的趨勢。
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