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第2章有源传感器
2.1磁电式式传感器
2.2压电式传感器
2.2.1压电效应和压电材料
一、物质的压电效应
某些物质沿其一定的方向施加压力或拉力时，随着形变的产生，会
在其某两个相对的外表产生符号相反的电荷〔外表电荷的极性与拉、压
有关〕，当外力去掉形变消失后，又重新回到不带电的状态，这种现象
称为“正压电效应〞——机械能转变为电能；反之，在极化方向上〔
产生电荷的两个外表〕施加电场，它又会产生机械形变，这种现象称为
“逆压电效应〞——电能转变为机械能。具有压电效应的物质〔电介质
〕称为压电材料。
F
极化面
逆压电效应
Q
机械能压电介质电能
｛｝
正压电效应
F编辑ppt
压电效应及可逆性
二、压电材料的压电常数
以下讨论忽略外界附加电场、力场的作用和温度、磁场的影响。
1.石英晶体的压电方程及压电常数矩阵
石英晶体是一种各向异性的〔压电材料〕介质，按X0°切型的正六
面体，在三维直角坐标系内的力——电作用状态如下图：
F1～F3分别为沿x、y、z轴的正z
(3)σ=dF
应力〔或应力分量〕，F4～F6分ijijj
(σ)F3i=1、2、3
别为绕x、y、z轴的切向应力，3F6j=1、2、3、4、5、6
σ1～σ3分别是x、y、z外表由于
F(σ)(2)
压电效应而产生的电荷面密度。52y
F
F2
其压电方程为：4
(σ)
1
F
1
x(1)
X0°切型石英晶体切片的力——电分布
由此可
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