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文档简介

《自动检测技术》

项目4:玻璃破碎报警器的设计

任务2：压电陶瓷与压电晶体的传感及检测

石英晶体压电机理压电陶瓷压电式传感器的等效电路压电元件的串并联压电式传感器的应用学习目标

一、石英的压电机理知识准备

定义：x：两平行柱面内夹角等分线，垂直此轴压电效应最

强,称为电轴。y：垂直于平行柱面，在电场作用下变形最大，称

为机械轴。z：无压电效应，中心轴，也称光轴。石英的晶体结构为六方晶体系，化学式为SiO2。当在电轴方向施加作用力时,在与电轴x垂直的平面上将产生电荷,其大小为：Qx=d11Fx。式中:d11——x方向受力的压电系数Fx——作用力

若在同一切片上,沿机械轴y方向施加作用力Fy,则仍在与x轴垂直的平面上产生电荷qy,其大小为：

Qy=d12Fya/b

式中:d12——y轴方向受力的压电系数

d12=-d11

a、b——晶体切片长度和厚度知识准备

（1）当石英晶体未受外力作用时,正、负离子正好分布在正六边形的顶角上,

形成三个互成120°夹角的电偶极矩P1、P2、P3,P1+P2+P3=0,所以晶体表面不产生电荷,即呈中性。（2）当石英晶体受到沿x轴方向的压力作用时,晶体沿x方向将产生压缩变形,

正负电荷重心不再重合,在x轴的正方向出现正电荷,电偶极矩在y方向上的分量仍为零,不出现电荷。（3）当晶体受到沿y轴方向的压力作用时,在x轴上出现电荷,它的极性为x轴

正向为负电荷。在y轴方向上不出现电荷。（4）如果沿z轴方向施加作用力,因为晶体在x方向和y方向所产生的形变完

全相同,所以正负电荷重心保持重合,电偶

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