什么是壓電力傳感器？基于某些電介質(zhì)的壓電效應，在外力作用下，電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現非電量測量。壓電傳感元件是一種力敏元件，因此它可以測量那些可以轉化為力的物理量，如力、壓力、加速度等。

　　壓電力傳感器具有響應頻率寬、靈敏度高、信噪比大、結構簡(jiǎn)單、工作可靠、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，由于電子技術(shù)的快速發(fā)展，隨著(zhù)低噪聲、小電容、高絕緣電阻的二次儀表和電纜的出現，壓電力傳感器的使用更加方便。因此，它被廣泛應用于工程力學(xué)、生物醫學(xué)、石油勘探、聲波測井、電聲學(xué)等許多技術(shù)領(lǐng)域。

　　正壓電效應(類(lèi)壓電效應):當某些電介質(zhì)在某一方向上受力變形時(shí)，其內部發(fā)生極化，同時(shí)在其某一表面產(chǎn)生電荷。當外力消除后，不帶電的狀態(tài)又恢復了。當力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。

　　逆壓電效應(電致伸縮效應):當電場(chǎng)作用于電介質(zhì)的極化方向時(shí)，這些電介質(zhì)會(huì )在某一方向產(chǎn)生機械變形或機械應力，當外加電場(chǎng)消除后，這些變形或應力就會(huì )消失。

　　基于壓電效應的傳感器這是一個(gè)自發(fā)電和機電傳感器。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。經(jīng)過(guò)電荷放大器和測量電路的放大和阻抗變換后，電荷變成與外力成正比的電輸出。壓電力傳感器用于測量力和可轉換為力的非電物理量，如壓力和加速度(參見(jiàn)壓電壓力傳感器和加速度計)。其優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡(jiǎn)單、工作可靠、重量輕。缺點(diǎn)是一些壓電材料需要防潮措施，輸出DC響應差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來(lái)克服這一缺陷。低噪聲、小電容、高絕緣電阻的配套儀表和電纜的出現，使得壓電力傳感器的使用更加方便。廣泛應用于工程力學(xué)、生物醫學(xué)、電聲學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域。

　　壓電效應壓電效應可分為正壓電效應和逆壓電效應。正壓電效應是指:晶體在固定方向受到外力時(shí)，發(fā)生內部極化現象，兩個(gè)表面同時(shí)產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力消除后，晶體恢復到不帶電荷的狀態(tài)。當外力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。晶體上的應力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電力傳感器大多由正壓電效應制成。逆壓電效應是指在晶體上施加交變電場(chǎng)引起的機械變形現象，也稱(chēng)為電致伸縮效應。利用逆壓電效應制造的發(fā)射器可用于電聲和超聲工程。壓電力傳感器的應力變形有五種基本類(lèi)型:厚度變形、長(cháng)度變形、體積變形、厚度剪切和平面剪切(見(jiàn)圖)。壓電晶體是各向異性的，并不是所有的晶體都能在這五種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應。例如，應時(shí)晶體沒(méi)有體積變形壓電效應，但具有良好的厚度變形和長(cháng)度變形壓電效應。

　　壓電材料可分為壓電單晶、壓電多晶和有機壓電材料。在壓電力傳感器中，應用較廣泛的是屬于壓電多晶的壓電陶瓷和壓電單晶中的應時(shí)晶體。其他壓電單晶包括鈮酸鋰、鉭酸鋰、沒(méi)食子酸鋰、鍺酸鉍等。壓電陶瓷包括屬于三元體系的鈦酸鋇陶瓷、鋯鈦酸鉛陶瓷、鈮酸鹽陶瓷和鈮酸鉛鎂陶瓷。壓電陶瓷具有易燒、易成型、防潮、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是熱電，會(huì )干擾機械量的測量。有機壓電材料包括聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、尼龍等十多種高分子材料。有機壓電材料可以大量生產(chǎn)并制成大面積。在與空氣聲阻匹配方面具有獨特的優(yōu)勢，是一種具發(fā)展潛力的新型電聲材料。自20世紀60年代以來(lái)，人們發(fā)現了兼具半導體和壓電特性的晶體，如硫化鋅、氧化鋅和硫化鈣。利用這種材料，可以制成一種新的壓電力傳感器，它集成了敏感元件和電子電路。