压电式压力传感器的结构很多,可以适用各种不同要求的场所;但其工作原理相同,如图10-17所示结构形式的压电式压力传感器是常见的一种。
当力F作用于膜片时,压电元件的上下表面产生点和,由前面介绍可知,电荷量与作用力F成正比,即q=d11F。根据物理学知识知道,F=pS,S为压电元件受力面积,p为压力,于是压电传感器输出的电荷与输入压力p也成正比,然后将产生的电荷由引线插件输出给电荷或电压放大器。经过归一化处理就可以直接从仪表上读出压力的大小
压电式加速度传感器
用于测量加速度的传感器种类很多,和其他类型的传感器相比较,用压电式传感器测量加速度具有一系列优点:体积小、重量轻、坚实牢固、振动频率高(频率范围约0.3~10kHz)、加速度的测量范围大(加速度为10-5~10-4g,g为重力加速度,取9.8m/s2)、工作温度范围宽等。下面介绍一种如图10-18所示的压电式加速度传感器的结构原理。
压电元件置于基座上,其上面加一块重物,用弹簧片将压电元件压紧,测量加速度时,由于被测物件与传感器固定在同一体上,因此,压电元件也受加速度的作用,此时惯性质量产生一个与加速度呈正比的惯性力F作用于压电元件,因为产生电荷q。因为F=ma(m为重物质量,a为加速度),当传感器选定后,m为常数,所以传感器输出电荷为q=dij F=dijma 与加速度a成正比。
因为压电传感器的输出电压为U=q/C,若传感器中电容量C不变,那么U=dijma/C,因此,可以用电压值表示测量的加速度。