壓電振動(dòng)傳感器的壓電材料有哪些？
更新時(shí)間：2021-12-27 點(diǎn)擊次數(shù)：846次
壓電振動(dòng)傳感器是一種無(wú)源傳感器，屬于慣性式傳感器。利用壓電晶體，如石英晶體、壓電陶瓷等的“壓電效應(yīng)”：在加速度計(jì)感受到振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。壓電晶體受力變形后，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率（諧振頻率）時(shí)，則力的變化與被測(cè)加速度成正比。當(dāng)外力去除后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”，具有“壓電效應(yīng)”的晶體稱為壓電晶體。
壓電加速度計(jì)輸出為電荷類型，故需要與電荷放大器配合使用，然后信號(hào)再傳輸?shù)讲杉瘍x或者與內(nèi)置電荷調(diào)理的采集儀直接連接。電荷放大器以電容作負(fù)反饋，使用中基本不受電纜電容的影響，但會(huì)受到靜電場(chǎng)的影響。在電荷放大器中，通常用高質(zhì)量的元器件，輸入阻抗高，因而價(jià)格也比較貴，一般用的比較少。
壓電振動(dòng)傳感器的壓電材料有哪些呢？具體如下：
（1）壓電單晶
壓電單晶是指按晶體空間點(diǎn)陣長(zhǎng)程有序生長(zhǎng)而成的晶體。這種晶體結(jié)構(gòu)無(wú)對(duì)稱中心，因此具有壓電性。如石英晶體、鎵酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦以及鐵晶體管鈮酸鋰、鉭酸鋰等。壓電單晶材料的生長(zhǎng)方法包括水熱法、提拉法、坩堝下降法和泡生法等。
（2）壓電陶瓷
壓電陶瓷則泛指壓電多晶體,是指用必要成份的原料進(jìn)行混合、成型、高溫?zé)Y(jié)，由粉粒之間的固相反應(yīng)和燒結(jié)過(guò)程而獲得的微細(xì)晶粒無(wú)規(guī)則集合而成的多晶體,具有壓電性的陶瓷稱壓電陶瓷。壓電陶瓷材料具有良好的耐潮濕、耐磨和耐高溫性能，硬度較高，物理和化學(xué)性能穩(wěn)定。壓電陶瓷材料包括鈦酸鋇BT、鋯鈦酸鉛PZT、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鉛鋇鋰PBLN、改性鈦酸鉛PT等。
（3）壓電薄膜
壓電薄膜材料是原子或原子團(tuán)經(jīng)過(guò)或?yàn)R射的方法沉積在襯底上而形成的，其結(jié)構(gòu)可以是費(fèi)靜態(tài)、多晶甚至是單晶。壓電薄膜制備的器件不需要使用價(jià)格昂貴的壓電單晶，只要在襯底上沉積一層很薄的壓電材料，因而具有經(jīng)濟(jì)和省料的特點(diǎn)。而且制備薄膜過(guò)程中按照一定取向來(lái)沉積薄膜，不需要進(jìn)行極化定向和切割等工藝。另外，利用壓電薄膜制備的器件應(yīng)用范圍廣泛、制作簡(jiǎn)單、成本低廉，同時(shí)其能量轉(zhuǎn)換效率高，還能與半導(dǎo)體工藝集成，符合壓電器件微型化和集成化的趨勢(shì)。
