壓電力傳感器可以測量各種動態力、機械沖擊和振動,廣泛應用于聲學、醫學、力學和導航。它具有體積小、重量輕、頻率響應高、信噪比大的特點。
壓電力傳感器的壓電效應:當某些電介質在一定方向受到外力變形時,內部會發生極化,在其相對的兩個表面會出現相反的電荷。外力去除后,會回到不帶電的狀態。這種現象稱為正壓電效應。當力的方向改變時,電荷的極性也隨之改變。相反,當電場施加到電介質的極化方向上時,電介質也會變形,并且在去除電場后電介質的變形會消失。這種現象稱為逆壓電效應。一種基于電介質壓電效應的傳感器稱為壓電力傳感器。
壓電力傳感器的壓電效應原理是,如果對壓電材料施加壓力,就會產生電勢差(稱為正壓電效應),而如果施加電壓,就會產生機械應力(稱為逆壓電效應)。如果壓力是一種高頻振動,就會產生高頻電流。高頻電信號施加到壓電陶瓷上,產生高頻聲信號(機械振動),也就是我們通常所說的超聲信號。也就是說,壓電陶瓷具有機械能和電能的轉換和逆轉換功能,這種對應關系真的很有趣。
壓電力傳感器的壓電材料可以因機械變形產生電場,也可以因電場的作用產生機械變形。這種固有的機電耦合效應使得壓電材料在工程中得到廣泛應用。例如,壓電力傳感器的壓電材料已經被用于制造智能結構,具有自診斷、自適應和自修復等功能。除了自承重之外,還在未來的飛機設計中占有重要地位。
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