传感器应用技术 课件 项目七 压电式传感器

传感器应用技术项目七压电式传感器压电效应与压电材料1.基本原理压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应，是典型的有源传感器，它既可以将机械能转化为电能，又可以将电能转化为机械能。当某些材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。

压电式传感器具有体积小，重量轻，工作频带宽、灵敏度高、工作可靠、测量范围广等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量，以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。2.压电效应

当某些电介质沿一定方向受外力作用而变形时，在其一定的两个表面上产生异号电荷，当外力去除后，又恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应（positivepiezoelectriceffect）。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。2.压电效应反之，当在某些物质的极化方向上施加电场，这些材料在某一方向上产生机械变形或机械压力；当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。这种电能转化为机械能的现象称为“逆压电效应”或“电致伸缩效应”。逆压电效应电能机械能正压电效应3.压电材料迄今已出现的压电材料可分为三大类一、是压电晶体（单晶），它包括压电石英晶体和其他压电单晶；石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压电材料。二、是压电陶瓷；三、是新型压电材料，其中有压电半导体和有机高分子压电材料两种。在传感器技术中，目前国内外普遍应用的是压电单晶中的石英晶体和压电多晶中的钛酸钡与钛酸铅系列压电陶瓷。他们都具有较大的压电常数，机械性能良好，时间稳定性好，温度稳定性好等特性，所以是较理想的压电材料。3.压电材料压电材料的主要特性参数有：（1）压电常数：压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。

（2）弹性常数：压电材料的弹性常数、刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。（3）介电常数：对于一定形状、尺寸的压电元件，其固有电容与介电常数有关；而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。

3.压电材料(4）机械耦合系数：在压电效应中，其值等于转换输出能量（如电能）与输入的能量（如机械能）之比的平方根；它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。（5）电阻压电材料的绝缘电阻：将减少电荷泄漏，从而改善压电传感器的低频特性。（6）居里点：压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点。4.石英晶体压电效应石英晶体俗称水晶，有天然和人工之分。目前传感器中使用的均是以居里点为573℃，压电系数d11＝2.31×10-12C.N-1；莫氏硬度为7、熔点为1750℃、膨胀系数仅为钢的1/30。优点：（1）压电常数小。其时间和温度稳定性极好，常温下几乎不变，在20～200℃范围内其温度变化率仅为－0.016％/℃；（2）机械强度和品质因素高。许用应力高达（6.8～9.8）×107Pa，且刚度大，固有频率高，动态特性好；（3）居里点573℃，无热释电性，且绝缘性、重复性均好。x轴：电轴或1轴；y轴：机械轴或2轴；z轴：光轴或3轴。

4.石英晶体压电效应“纵向压·电荷“：沿电轴方向的作用力产生电荷“横向压电效应”：沿机械轴(y轴)方向的力作用下产生电荷在光轴(z轴)方向时则不产生压电效应。若从晶体上沿y方向切下一块如下图所示晶片，当在电轴方向施加作用时，在与电轴x垂直的平面上将产生电荷Qx，其大小为

4.石英晶体压电效应式中：——x方向受力的压电系数；——作用力。若在同一切片上，沿机械轴y方向施加作用力

，则仍在与x轴垂直的平面上产生电荷Qy，其大小为：

4.石英晶体压电效应5.压电陶瓷的压电效应

压电陶瓷是一种常见的压电材料。压电陶瓷经过极化处理后具有非常高的压电系数，为石英晶体的几百倍。如图所示，压电陶瓷在极化面上受到垂直于它的均匀分布的作用力时，则在这两个镀银极化面上分别出现正、负电荷。5.压电陶瓷的压电效应压电陶瓷是一种经极化处理后的人工多晶压电材料。所谓“多晶”，它是由无数细微的单晶组成；每个单晶形成单个电畴，无数单晶电畴的无规则排列，致使原始的压电陶瓷呈现各向同性而不具有压电性。要使之具有压电性，必须作极化处理，即在一定温度下对其施加强直流电场，迫使“电畴”趋向外电场方向作规则排列；极化电场去除后，趋向电畴基本保持不变，形成很强的剩余极化，从而呈现出压电性。6.压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电常数大，灵敏度高。压电陶瓷除有压电性外，还具有热释电性，这会给压电传感器造成热干扰，降低稳定性。传感器技术中应用的压电陶瓷，按组成元素可分为：（1）二元系压电陶瓷以钛酸钡，尤其以锆钛酸铅系列压电陶瓷应用最广。（2）三元系压电陶瓷目前应用的有PMN，它由铌镁酸铅、钛酸铅PbTiO3、锆钛酸铅PbZrO3三种成分配比而成。6.压电陶瓷的压电效应对于压电陶瓷，通常取它的极化方向为z轴，垂直于z轴的平面上任何直线都可作为x或y轴，在是和石英晶体的不同之处。当压电陶瓷在沿极化方向受力时，则在垂直于z轴的上、下两表面上将会出现电荷，其电荷量Q与作用力Fz成正比，即式中：d33—压电陶瓷的压电系数

F—作用力6.压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电系数比石英晶体的大得多，所以采用压电陶瓷制作的压电式传感器的灵敏度较高。极化处理后的压电陶瓷材料的剩余极化强度和特性与温度有关，它的参数也随时间变化，从而使其压电特性减弱。最早使用的压电陶瓷材料是钛酸钡（BaTiO3）。它是由碳酸钡和二氧化钛按1∶1摩尔分子比例混合后烧结而成的。它的压电系数约为石英的50倍，但居里点温度只有115℃，使用温度不超过70℃，温度稳定性和机械强度都不如石英。

7.高分子压电材料高分子压电材料有聚偏二氟乙烯（PVF2）、聚氟乙烯（PVF）、聚氯乙烯（PVC）等，其中以聚偏二氟乙烯压电常数最高。高分子压电材料是一种柔软的压电材料，不易破碎，可以大量生产和制成较大面积的成品，这些优点是其他压电材料所不具备的，因此，在一些特殊用途的传感器中获得广泛应用。它与空气的声阻抗匹配具有独特的优越性，所以它是很有发展潜力的新型电声材料。

8.压电材料介绍

压电材料介绍压电材料应具备以下几个主要特性：①转换性能。要求具有较大的压电常数。②机械性能。机械强度高、刚度大。③电性能。高电阻率和大介电常数。④环境适应性。温度和湿度稳定性要好，要求具有较高的居里点，获得较宽的工作温度范围。⑤时间稳定性。要求压电性能不随时间变化。传感器应用技术项目七压电式传感器压电元件的连接与等效电路1.压电晶片的连接方式在实际应用中，由于单片的输出电荷很小，为了提高压电元件的灵敏度，因此，组成压电式传感器的晶片不止一片，而是采用两片或多片组合结构。常常将两片或两片以上的晶片粘结在一起。由于压电元件是有极性的，粘结的方法有两种，即并联和串联。1.压电晶片的连接方式习近平总书记强调：“爱国主义是我们民族精神的核心，是中华民族团结奋斗、自强不息的精神纽带。”他还指出：“在新的时代条件下，弘扬爱国主义精神，必须把维护祖国统一和民族团结作为重要着力点和落脚点。以铸牢中华民族共同体意识为主线，推动新时代党的民族工作高质量发展。我国是一个统一的多民族国家，民族团结就是各族人民的生命线。中华民族大家庭，56个民族休戚与共、荣辱与共、生死与共、命运与共，共同构成了你中有我、我中有你、谁也离不开谁的中华民族命运共同体。”2.压电元件的并联结构与特点

并联方法两片压电晶片的负电荷集中在中间电极上，正电荷集中在两侧的电极上，传感器的电容量大、输出电荷量大、时间常数也大，故这种传感器适用于测量缓变信号及电荷量输出信号。2.压电元件的并联结构与特点串联方法正电荷集中于上极板，负电荷集中于下极板，而中间极板的上片产生的负电荷与下片产生的正电荷相互抵消，这种接法称为串联。传感器本身的电容量小、响应快、输出电压大，故这种传感器适用于测量以电压作输出的信号和频率较高的信号。(b)串联+－－+在上述两种接法中，并联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大，适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的场合。而串联接法输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合。

2.压电元件的并联结构与特点3.压电元件的串联结构与特点当压电晶体承受应力作用时，在它的两个极面上出现极性相反但电量相等的电荷。故可把压电传感器看成一个电荷源与一个电容并联的电荷发生器。其电容量为：(a)qCa3.压电元件的串联结构与特点当两极板聚集异性电荷时，板间就呈现出一定的电压，其大小为因此，压电传感器还可以等效为电压源Ua和一个电容器Ca的串联电路，如图(b)。3.压电元件的串联结构与特点由等效电路可知，只有在外电路负载为无穷大，且内部无漏电时，电压源才能保持长期不变，如果负载不是无穷大，则电路就会按指数规律放电。这对于静态标定以及低频准静态测量极为不利，必然带来误差。事实上，压电传感器内部不可能没有泄漏，外电路负载也不可能无穷大，只有外力以较高频率不断地作用，传感器的电荷才能得以补充，从这个意义上讲，压电传感器不适宜静态测量。3.压电元件的串联结构与特点实际使用时，压电传感器通过导线与测量仪器相连接，连接导线的等效电容CC、前置放大器的输入电阻Ri、输入电容Ci对电路的影响就必须一起考虑进去。当考虑了压电元件的绝缘电阻Ra以后，压电传感器完整的等效电路可表示成图5-6所示的电压等效电路（a）和电荷等效电路（b）。这两种等效电路是完全等效的。

（a）电压源

（b）电荷源3.压电元件的串联结构与特点值得注意的是：利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取一定的措施，使电荷从压电晶片上经测量电路的漏失减小到足够小程度。而在动态力作用下，电荷可以得到不断补充，可以供给测量电路一定的电流，故压电传感器适宜作动态测量。由等效电路可知，压电式传感器的泄漏电阻与前置放大器的输入电阻相并联，为保证传感器和测试系统有一定的低频（或准静态）响应，就要求压电传感器的泄漏电阻在1012W以上，才能使内部电荷的泄漏减少到满足一般测试精度的要求；与此相适应，测试系统则应有较大的时间常数，亦即前置放大器要有相当高的输入阻抗，否则传感器的信号电荷将通过输入电路泄漏，即产生测量误差。3.压电元件的串联结构与特点既然压电传感器可以等效为电压源或电荷源，那么，压电传感器的灵敏度也有两种表示方式。一种用单位外力作用下产生的电压表示，称为电压灵敏度，用Su表示，Su=u/F；另一种则可用单位外力作用下产生的电荷表示，称为电荷灵敏度，用Sq表示，Sq=q/F。它们之间的关系可用下式表示：

传感器应用技术项目七压电式传感器压电传感器的测量电路讲授内容1.电压式放大器压电传感器本身的内阻抗很高，而输出能量较小，因此它的测量电路通常需要接入一个高输入阻抗的前置放大器，前置放大器的作用：一是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；二是放大传感器输出的微弱电信号。前置放大器电路有两种形式：一是用电阻反馈的电压放大器，其输出电压与输入电压(即传感器的输出)成正比；另一种是用带电容板反馈的电荷放大器，其输出电压与输入电荷成正比。由于电荷放大器电路的电缆长度变化的影响不大，几乎可以忽略不计，故而电荷放大器应用日益广泛。1.电压式放大器电压放大器又称阻抗变换器。它的主要作用是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。1.电压式放大器压电输出特性（即放大器输入特性）将mm’左部等效化简成为图（b）所示。由图可得回路输出式中——测量回路等效电阻；

——测量回路等效电容；

ω——压电转换角频率。1.电压式放大器假设压电器件取压电常数为d33的压电陶瓷，并在其极化方向上受有角频率为ω的交变力F＝Fmsinωt，则压电器件的输出代入式可得压电回路输出特性和电压灵敏度分别为1.电压式放大器其幅值和相位分别为1.电压式放大器动态特性

这里着重讨论动态条件下压电回路实际输出电压灵敏度相对理想情况下的偏离程度，即幅频特性。所谓理想情况是指回路等效电阻（即），电荷无泄漏。这样可得理想情况的电压灵敏度。

它只与回路等效电容C有关，与被测量的变化频率无关。因此，比较得相对电压灵敏度如下公式：1.电压式放大器

ω1——测量回路角频率——即测量回路时间常数。上式中1.电压式放大器压电器件与测量电路相联的动态特性曲线（1）高频特性当ωτ>>1，即测量回路时间常数一定，而被测量频率愈高（实际只要ωτ≥3），则回路的输出电压灵敏度就愈接近理想情况。这表明，压电器件的高频响应特性好。（2）低频特性当ωτ<<1，即τ—定，而被测量的频率愈低时，电压灵敏度愈偏离理想情况，同时相位角的误差也愈大。2.电荷式放大器

压电式传感器另一种专用的前置放大器。能将高内阻的电荷源转换为低内阻的电压源，而且输出电压正比于输入电荷，因此，电荷放大器同样也起着阻抗变换的作用，其输入阻抗高达1010～1012Ω，输出阻抗小于100Ω。

使用电荷放大器突出的一个优点：在一定条件下，传感器的灵敏度与电缆长度无关。2.电荷式放大器压电传感器与电荷放大器连接等效电路K是放大器的开环增益，（-K）表示放大器的输出与输入反相，若开环增益足够高，则放大器的输入端的电位接近“地”电位。2.电荷式放大器充电电压接近等于放大器的输出电压

几点结论：1、电荷放大器的输出电压只与输入电荷量和反馈电容有关，而与放大器的放大系数的变化或电缆电容等均无关系，2、只要保持反馈电容的数值不变，就可得到与电荷量Q变化成线形关系的输出电压。3、反馈电容Cf小，输出就大，4、要达到一定的输出灵敏度要求，就必须选择适当的反馈电容。5、输出电压与电缆电容无关条件：（1+K）Cf>>（Ca+Cc+Ci）3.压电式传感器精度的影响因素压电式传感器在测量低压力时线性度不好，主要是传感器受力系统中力传递系数非线性所致。为此，在力传递系统中加入预加力，称预载。这除了消除低压力使用中的非线性外，还可以消除传感器内外接触表面的间隙，提高刚度。特别是，它只有在加预载后才能用压电传感器测量拉力和拉、压交变力及剪力和扭矩。3.压电式传感器精度的影响因素影响压电式传感器精度的因素很多，主要有以下几大类：1.环境温度的影响环境温度的变化将会使压电材料的压电常数，介电常数，体电阻和弹性模数等参数发生变化。在高温环境进行小信号测量时，瞬变温度引起的热电输出可能会淹没有用信号，为此，应设法补偿温度引起的误差。一般可采用以下几种方法进行补偿。（1）采用剪切型结构（2）采用隔热片（3）采用温度补偿片（4）采用冷却措施

3.压电式传感器精度的影响因素2.环境湿度的影响环境湿度对压电式传感器性能的影响也很大。如果传感器长期在高湿度环境中工作，传感器的绝缘电阻将会减小，以致使传感器的低频响应变坏。为此，传感器的有关部分一定要良好的绝缘，选用绝缘性能好的绝缘材料，并采取防潮密封措施。3．横向灵敏度实际的压电式加速度传感器在横向加速度的作用下都会有一定的输出，通常将这一输出信号与横向加速度之比称为传感器的横向灵敏度。一般用横向灵敏度与主轴向灵敏度的百分数来表示，称为横向灵敏度比。对于一只较好的传感器来说，最大横向灵敏度比应小于5%。3.压电式传感器精度的影响因素4.基座应变的影响在振动测试中，被测构件由于机械负载或不均匀的加热使传感器的安装部位产生弯曲或延伸应变时，将引起传感器的基座应变。该应变直接传递到压电原件上，从而产生误差信号输出。5.声噪声刚强度声场通过空气传播会使构件产生强烈的振动。当压电式加速度传感器至于这种声场中时会产生寄生信号输出。6.电缆噪声电缆噪声完全是由电缆自身产生的。为了减小电缆噪声，除选用特制的低噪声电缆外，在测量过程中应将电缆固紧，以避免相互运动。传感器应用技术项目七压电式传感器压电式加速度传感器1.压电式传感器的结构组成广义地讲，凡是利用压电材料各种物理效应构成的传感器，都可称为压电式传感器。但目前应用最多的还是压电式加速度传感器以及压电式力和压力传感器。压电式传感器的特点属能量转换型（发电型）传感器，体积小，重量轻，刚性好，可以提高其固有频率，得到较宽的工作频率范围；灵敏度高，稳定性好，可靠性高；对应用纵向压电效应的传感器，电荷量与晶体的变形无关，因而灵敏度与传感器刚度无关；有比较理想的线性，且通常没有滞后现象。2.压电式加速度传感器压电式加速度传感器目前已成为振动冲击测试技术中使用广泛的一种传感器。世界各国作为量值传递标准的高频和中频振动基准的标准加速度传感器，都是压电式的。压电式加速度传感器的特点是量程大、频带宽、安装简单、适用于各种恶劣环境、体积小、重量轻。它广泛应用于振动冲击测试、信号分析、故障诊断，振动校准等方面。下图是压电加速度传感器的外形。2.压电式加速度传感器2.压电式加速度传感器1.压电式加速度传感器的工作原理压电式加速度传感器的工作原理如图所示。压电元件一般由两块压电片（石英晶片或压电陶瓷片）组成，在压电片的两个表面上镀银层，并在银层上焊接输出引线。输出端的另一端直接与基座相连。相当于并联连接。在压电元件上，以一定的预紧力安装一惯性质量块，整个组件装在一个有厚基座的金属壳体中。1-基座2-压电片3-质量体4-弹簧5-壳体2.压电式加速度传感器测量时，通过基座底部的螺孔将传感器与试件刚性地固定在一起，传感器感受与试件相同频率的振动。由于压紧在质量块上的弹簧刚度很大，因此质量块也感受与试件相同的振动。质量块就以一正比于加速度的交变力作用在压电片上，由于压电效应，在压电片的两个表面上就有电荷产生。传感器的输出电荷（或电压）与作用力成正比，也与试件的加速度成正比。2.压电式加速度传感器压电式加速度传感器的力学模型如图所示，m是惯性质量块的质量，c是阻尼系数，k是弹性系数，x是惯性质量块相对于传感器壳体的位移，y是传感器基座的绝对位移。这是典型的惯性式传感器，通常可简化为单自由度二阶振动系统。2.压电式加速度传感器质量块的动力学方程或整理成

系统对加速度响应的幅频特性2.压电式加速度传感器由于质量块相对振动体的位移y即是压电器件（设压电常数为d33）受惯性力F作用后产生的变形，在其线性弹性范围内有F＝ky。由此产生的压电效应代入上式，则压电加速度传感器的电荷灵敏度幅频特性为

若考虑传感器接入两种测量电路的情况：2.压电式加速度传感器（1）接入反馈电容为Cf的高增益电荷放大器，带电荷放大器的压电加速度传感器的幅频特性为（2）接入增益为A，回路等效电阻和电容分别为R和C的电压放大器后，可得放大器的输出为其中2.压电式加速度传感器带电压放大器的压电加速度传感器的幅频特性为

压电加速度传感器的幅频特性2.压电式加速度传感器综上所述：（1）当压电加速度传感器处于（ω/ωn）<<1，即A（ωn）→1时，可得到灵敏度不随ω而变的线性输出，这时得到传感器的灵敏度近似为一常数

（传感器本身）或（带电荷放大器）通常取ωn＞（3～5）ω。2.压电式加速度传感器（2）配电压放大器的加速度传感器特性由低频特性A（ω1）和高频特性A（ωn）组成。高频特性由传感器机械系统固有特性所决定；低频特性由电回路的时间常数

决定，只有当ω/ωn<<1和ω1/ω<<1（即ω1<<ω<<ωn）时，传感器的灵敏度为常数2.压电式加速度传感器压电式加速度传感器的结构目前，压电式传感器的结构形式主要有压缩型、剪切型和复合型三种(a)正装中心结构(b)改进的隔离基座结构(c)改进的倒装中心结构(d)双筒双屏蔽新颖结构1—壳体；2—顶紧螺母；3—质量块；4—压电片；5—基座；6—引线接头；7—顶紧筒2.压电式加速度传感器（1）压缩型图（a）为正装中心压缩式，其特点是：质量块和弹性元件通过中心螺栓固紧在基座上形成独立的体系，从而与易受非振动环境干扰的壳体分开，它具有灵敏度高、性能稳定、频响好、工作可靠等忧点，但基座的机械应变和热应变仍有影响。为此，设计出图（b）所示的改进型的隔离基座压缩式，和图（c）所示的改进型的倒装中心压缩式。图（d）是一种双筒双屏蔽新颖结构，它除了外壳起屏蔽作用外，内预载套筒也起内屏蔽作用。由于预载筒横向刚度大，大大提高了传感器的综合刚度和横向抗干扰能力。这种结构还在基座上设有应力槽，可起到隔离基座机械应变和热应变干扰的作用，但这种结构设计工艺比较复杂。2.压电式加速度传感器（2）剪切型剪切型压电式加速度传感器是利用压电元件受剪切应力而产生压电效应原理制作的传感器。这类传感器的压电元件以选用压电陶瓷为佳。按压电元件结构形式的不同，剪切型压电式加速度传感器可分为环形剪切型、三角剪切型、H剪切型等。三种类型的剪切型压电式加速度传感器的结构如图所示。2.压电式加速度传感器（3）复合型复合型压电式加速度传感器是指那些具有组合结构、差动原理、组合一体化的压电式传感器。两种最常见的类型如下。1-质量块2-压电石英体3-超小型阻抗变换器4-电缆插座三向加速度传感器组合一体化压电式加速度传感器2.压电式加速度传感器①三向加速度传感器多晶片三向压电加速度传感器的结构如图所示。压电加速度传感器组件由三组具有x、y、z三向互相正交压电效应的压电元件组成。这三组压电元件分别感受三个方向的加速度，其中一组为压缩型，感受z轴方向的加速度，另外两组为剪切型，分别感受x轴和y轴方向的加速度。这三组压电元件的灵敏轴线互相垂直。三组压电元件分别输出与三个方向加速度成正比的电信号。2.压电式加速度传感器②组合一体化压电式加速度传感器这种传感器早期是集压电传感器与电子线路于一身的组合一体化压电-电子传感器，又称压电管。其结构如图所示。如今，这类传感器大多为采用集成工艺制作的完全集成化的压电式加速度传感器。传感器应用技术项目七压电式传感器压电压力传感器及压电传感器的应用1.压电压力传感器1.压电式力传感器

压电式力传感器可测量动态或静态力，其测量范围为102N~105N。按测力状态的不同，压电式力传感器分为单向力、双向力和三向力传感器。1.压电压力传感器1-传力上盖；2-石英晶片；3-电极；4-底座；5-电极插头；6-绝缘材料被测力通过传力上盖1使石英晶片2沿电轴方向受压力作用，由于纵向压电效应使石英晶片在电轴方向上出现电荷，两块晶片沿电轴方向反向迭加，负电荷由电极3输出，压电晶片正电荷一侧与底座连接。这种结构的单向力传感器具有固有频率高（约50kHz~60KHz）、体积小，重量轻（仅10g）、分辨力高（约10-3N）的特点，最大可测5×103N的动态力。1.压电压力传感器2.压电式压力传感器压电式压力传感器有各种不同的结构形式，但它们的基本原理相同。如图所示是压电式压力传感器的工作原理图。当膜片4受到压力p作用时，在压电晶片上产生电荷。在一个压电片上产生的电荷密度

为1-引线；2-壳体；3-压电晶片；4-受压膜片；5-导电片；6-基座1.压电压力传感器上式中S——膜片有效面积。

S´——膜片受压力作用的面积。测出石英晶片的电荷量，便可得到压力值。与压力传感器不同的是，它必须通过弹性膜片等，把压力转换成力，再传给压电元件。除此之外，压电式压力传感器的基本原理与压电式力传感器大同小异。1.压电压力传感器压力传感器外形图2.压电传感器应用1、压电式加速度传感器应用举例桥墩水下和地表以下部位的缺陷是很难直接发现的，用压电式加速度传感器检测桥墩的振动，再进行频谱分析，则可以准确地判断桥墩的内部缺陷。如图所示为用压电式加速度传感器探测桥墩水下部位裂纹的示意图。通过放炮的方式，使水箱振动，从而桥墩将承受垂直方向的激励，用压电式加速度传感器测量桥墩的响应，将信号经电荷放大器进行放大后送入数据记录仪，再将记录下的信号输入谱分析设备，经频谱分析后，可判定桥墩有无缺陷。2.压电传感器应用2.压电式力和压力传感器应用举例如图所示，压电式力传感器安装在试件与激振器之间，在试件上的适当部位装有多只压电式加速度传感器。将压电式力传感器测得的力信号和压电式加速度传感器测得的加速度信号经多路电荷放大器后送入数据处理设备，则可求得被测试的机械阻抗。该实验方法是进行大型结构模态分析的一种常用方法。2.压电传感器应用3.压电式断纬自停装置剑杆织机以剑杆引纬代