压电式压力传感器大多是利用
正压电效应制成的。正压电效应是指:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生
电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当
外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的
电荷量与外力的大小成正比。
逆压电效应又称
电致伸缩效应,是指对晶体施加
交变电场引起晶体机械变形的现象。用于电声和超声工程的一般使用逆压电效应制造的变送器。
基于
压电效应的
压力传感器。它的种类和型号繁多,按
弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成(见图)。压电元件支撑于本体上,由膜片将被测压力传递给压电元件,再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号(见
压电式传感器)。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图,在测量中不允许用水冷却,并要求传感器能耐高温和体积小。
压电材料最适合于研制这种
压力传感器。比较有效的办法是选择适合高温条件的
石英晶体切割方法,例如XYδ(+20°~+30°)割型的石英晶体可耐350℃的高温。而LiNbO3单晶的
居里点高达1210℃,是制造
高温传感器的理想压电材料。
压电式压力传感器广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式
微音器就是由
压电传感器制成的,压电
压力传感器常用于动态压力,所以
压电压力传感器的应用就非常广。