某些電介質(zhì)沿著某一個(gè)方向受力而發(fā)生機(jī)械變形(壓縮或伸長(zhǎng))時(shí),其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象,而在其某些表面上會(huì)產(chǎn)生電荷。當(dāng)外力去掉后,它又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài),此現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。
壓電式壓力傳感器是利用壓電材料的壓電效應(yīng)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的。由壓電材料制成的壓電元件受到壓力作用時(shí)產(chǎn)生的電荷量與作用力之間呈線性關(guān)系:
Q=kSp
式中 Q為電荷量;k為壓電常數(shù);S為作用面積;p為壓力。通過(guò)測(cè)量電荷量可知被測(cè)壓力大小。
圖1為一種壓電式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。壓電元件夾于兩個(gè)彈性膜片之間,壓電元件的一個(gè)側(cè)面與膜片接觸并接地,另一側(cè)面通過(guò)引線將電荷量引出。被測(cè)壓力均勻作用在膜片上,使壓電元件受力而產(chǎn)生電荷。電荷量一般用電荷放大器或電壓放大器放大,轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出,輸出信號(hào)與被測(cè)壓力值相對(duì)應(yīng)。