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特点： 动态力 动态压力 定义： 电荷量的变化 1.压电传感器概述 压电效应 逆压电效应 自发电式传感器 不能测量静态力 典型的双向传感器 电压 测量转换电路 … 2.压电材料 压电晶体 常用压电元件材料： 压电陶瓷 高分子压电材料 实验室基准传感器 动态力传感器、振动传感器 定性测量 3.高分子压电材料 材料： 聚二氟乙烯（ PVF2 或PVDF） 聚氟乙烯 （PVF） 改性聚氯乙烯 （PVC） … 压电薄膜 高分子压电压电电缆 高分子压电电缆 高分子压电垫 高分子压电脚踏报警器 高分子压电材料特点 防水，不易破碎 特点： 柔软，可制成大面积、很长或极微小的成品 缺点： 工作温度一般低于100℃ 频率响应范围宽，测量动态范围达80dB 价格便宜 耐紫外线能力较差，不宜暴晒 温度升高时，灵敏度将降低 灵敏度比压电晶体高十几倍 正压电效应： 4.压电效应—正压电效应 施加外力 表面产生电荷 去掉外力 表面产生电荷 电荷消失 电荷消失 注意： 电荷极性 外力 电荷 高分子压电薄膜 + + + + + + + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + + + 高分子压电材料的特性 高分子材料 极化电压 电场10~40kV/m 80~100oC 30~60min 高分子压电材料 无压电特性 具有压电特性 极 化 处 理 膜厚方向 聚二氟乙烯 聚氟乙烯 改性聚氯乙烯 高分子压电材料的特性 极化后，有压电性质 沿X（Y）方向施加外力 表面产生电荷 d31-压电常数 外力的大小 q的大小 外力施加的方向 q分布的平面 和极性 材料 形状 压电系数（x10-12C/N） 居里温度（℃） 石英 单晶 d11=2.31，d14=0.727 573 锆钛酸铅 陶瓷 d33=71~590，d31=-100~-230 180~350 聚二氟乙烯（ PVF2 ） 延伸 薄膜 d31=6.7 120 X Y Z 极化方向 逆压电效应： 去掉交变电场 电致伸缩效应 施加交变电场 产生机械振动 振动消失 5.压电效应—逆压电效应 高分子压电薄膜制作的压电喇叭（逆压电效应） 压电效应： 电介质材料中机械能与电能 压电效应小结 压电介质 机械能 电能 正压电效应 逆压电效应 互换 压电传感器—高分子压电材料 高分子压电材料原理及特性 高分子压电材料的应用 高分子材料压电传感器的测量电路 前沿科技与网络拓展阅读 上电极 下电极 极间电容 漏电阻 压电陶瓷晶片示意图 压电元件符号 等效电路 高内阻 电荷源特点：高内阻 测量电路须具备两个作用： 高阻抗输入 低阻抗输出 输入电荷 输出电压 测量电路 二、压电传感器的测量电路 负反馈高增益放大器 压电传感器的测量电路 反馈电容Cf 反馈电阻Rf 当放大器开环增益A0和反馈电阻Rf相当大时 放大器的输出电压 防止放大器直流饱和 压电传感器—高分子压电材料 高分子压电材料原理及特性 高分子压电材料的应用 高分子材料压电传感器的测量电路 前沿科技与网络拓展阅读 三、高分子压电材料的应用 高分子压电电缆用于交通监测 其它应用 玻璃破碎报警装置 压电式周界报警系统 应用1 高分子压电电缆用于交通监测 将高分子压电电缆埋在公路上，可实现： 闯红灯拍照 车速监测 收费站称重 停车区域监控 高分子压电电缆用于交通监测演示 将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于公路的路面下约5cm，可以测量： （1）车速 （2）汽车前后轮间轴距、轴数 （3）汽车载重量 tA1 tA2 tB1 tB2 应用2 玻璃破碎报警装置 输出引脚间产生电压信号 在玻璃上粘贴高分子压电测振薄膜 玻璃破碎瞬间 10~15KHz振动 高分子压电薄膜振动 压电薄膜表面产生电荷 驱动报警电路 玻璃破碎传感器 聚偏二氟乙烯（ PVDF）薄膜 高分子压电测振薄膜加工工艺： 尺寸：10?20 ? 0.2mm 正反两面各喷涂透明的二氧化锡导电电极 超声波焊接两根柔软的电极引线 覆盖保护膜 性能参数： 侦测范围：半径180cm 警报时间：0.5~6S 工作温度：-20oC~+55oC 重量：26g 应用2 压电式周界报警系统（用于重要位置出入口、周界安全防护） 作用：地下麦克风（听音器） 将压电电缆埋在泥土的浅表层 侦测范围：几十米~数百米 多通道测量系统的输出波形 侦测对象：行人、轮式车辆、履带式车辆 优点：警戒区域大；不易受电、光、雾、雨水等干扰