ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.03.2020
Просмотров: 222
Скачиваний: 1
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА (ПЬЕЗОЭФФЕКТА)
В кристалле
кварца, представляющем собой шестигранную
призму,
различают три главные оси: оптическую
Z—Z,
электрические X—Х
и механические У—У.
Если из кристалла кварца вырезать
соответствующим образом ориентированный
по отношению к осям кристалла
параллелепипед, то при приложении
сил Fx
и Fy,
действующих перпендикулярно оптической
оси, на
гранях b
и с
возникают заряды, не зависящие от
геометрических размеров параллелепипеда
Пьезоэффект,
возникающий под действием сил Fx
вдоль
электрической оси, называется продольным
пьезоэффектом,
а пьезоэффект, возникающий при действии
сил Fу,
направленных вдоль механической оси,
— поперечным
пьезоэффектом.
При действии
силы Fz,
вдоль оптической оси пьезоэффект не
наблюдается.
КОНСТРУКЦИЯ
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА
Пьезодатчик в
простейшем исполнении состоит из двух
пьезопластин
, между
которыми расположен металлический
электрод
2,
имеющий Изолированный вывод
3.
Внешние стороны пьезопластин электрически
соединены с корпусом
4.
Толщина применяемых кварцевых пластин
около
4 мм.
Измеряемое усилие F
действует на пластины, расположенные
так, что на их внутренних гранях,
соприкасающихся с металлическим
электродом, возникают одноименные
отрицательные заряды, а на внешних
—
положительные
Напряжение на
датчике, обусловленное действием силы
определяется
выражением:
где С
— емкость
датчика;
С0
— емкость
измерительной схемы;
d1—
пьезоэлектрическая постоянная (для
кварца d1
= 2,31012
Кл/Н).
Чувствительность
датчика определяется зарядом, возникающим
на пьезоэлементе при изменении усилия
на
1 Н/см2;
К преимуществам
пьезодатчиков следует отнести малые
размеры, простоту устройства,
надежность в работе, возможность
измерения быстропеременных величин,
а к недостаткам
— невысокую
чувствительность, непригодность к
измерению статических величин,
зависимость пьезоэлектрической
постоянной d1
от температуры.
