压电陶瓷传感器的特点是什么

当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。

电荷放大器的电路不同于一般电压放大器，输入阻抗极高，通常达GΩ级。压电传感器由于输出阻抗极高，必须用电荷放大器作初级放大。你用手捏压电陶瓷片根本不会有任何效果，那样做产生的电荷是pQ级的量，极其微弱的电流就足以在极短时间内把电荷泄放干净，而对于压电材料来说，你的手要算是导电性能很好的导体，所以你什么效果也得不到。

浅谈压电陶瓷在汽车中的应用杨群保 当你在点燃煤气灶或热水器时，就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服 务了一次。生产厂家在这类压电点火 装置内，藏着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的 弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它 产生很高的电压，进而将电能引向燃气的出口放电， 于是，燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。反之 施加电压，则产生机械应力，称为逆压电效应。 刹车片在汽车低速度行驶过程中接触转子会产生振动，有时表现为刺耳 的噪音。这种噪音不会影响刹车的性能，但却会导致不必要的替换刹车片和 加装用于消除噪音的垫片、消音材料和其他部件。若在汽车的制动器活塞里 安装一种简单的压电陶瓷致动器，向内部制动杉块的支撑板施加“抖动”频率， 有效抑制产生尖利噪音的振动，从而能在温度湿度变化和刹车系统正常磨损 的情况下发挥作用。 由于不需要安装探测器或逻辑系统以确定适当的控制频 率，这种装置在结构上要简单得多，需要的元件也比较少。 压电陶瓷也可用作汽车的压电陶瓷爆震传感器、超声波传感器、加速度 传感器等类别。压电陶瓷爆震传感器由压电陶瓷振子、金属片、密封垫、金 属外壳等构成。压电振子产生的电荷与发动机气缸发生的振动成正比，所产 生的电压经屏蔽线进入电控单元，由此检测出 7kHz 左右振动所产生的电压， 电控单元根据这一电压的大小判断爆震强度，及时修正或响应推迟点火提前 消除爆震，使发动机在接近爆震、热效率最高、燃料消耗量最少的点火时刻 工作，实现无爆震工作状态，保证发动机以最大可能的功率与经济指标运转。 超声波传感器用作汽车倒车防撞报警器装置，也 被称为超声波倒车雷达或倒车声纳系统，尤其适用于 加长型装载汽车、载重大货车、矿山汽车等大型车辆。 超声波传感器通常由铝合金外壳、压电陶瓷换能器、 吸声材料、引线电极所构成，具有水平方向特性宽， 而垂直方向受到限制的方向性，原理上利用锆钛酸铅 PZT 压电陶瓷在电能与机械能之间相互转换的正、逆压电效应，既在压电陶 瓷加一电信号，便产生机械振动而发射超声波，当超声波在空气传播途中碰 到障碍物立即被反射回来，作用于它的陶瓷时，则会有电信号输出，通过数 据处理时间差测距，计算显示车与障碍物的距离及危险相撞时报警，可准确 无误地探测汽车尾部及驾车者视角盲区的微小障碍物，实用性相当强。为获 得高的发射效率和接受灵敏度，发射接收全并在一起的超声波传感器是目前 市场上的主流产品，具有很高的发射效率、接收灵敏度及尖锐的指向性。超 声波有一定的探测角度和范围，可覆盖汽车后部整个区域。用于汽车电控悬 架系统直接计测车身底盘与路面距离的超声波传感器正在研制之中。超声波 传感器还被用于空气流量计，检测发动机进气量大小。 压电陶瓷加速度计传感器可用于汽车安全 气囊系统，利用碰撞惯性形成的惯性力会在压电 陶瓷体内产生剪切力作用，由此发生与加速度成 正比的电荷及电压，高精度高可靠。将两枚压电 陶瓷片通过内部的共同电极串联粘结起来，形成 二级结构，安装在运动方向上并形成悬臂梁，并 在外围电路厚度集成制作在一个外壳内，检测汽 车瞬间的低速或高速碰撞强度，转换成电信号输 出，满足诊断控制多种算法要求，确保碰撞强度大时，安全气囊准确及时开 启，提高汽车安全性能。

压电陶瓷开关控制传感器的代表型号为SMT9700，SMT是一款专门为客户定制的OEM产品，可测非导磁体和铁磁材料，有1、2或3通道可配电涡流探头。拥有埃米级分辨率，符合CE和RoHS标准，尺寸小巧，并可配13种电涡流探头。同时材料、线性、分辨率、带宽各种性能可自行优化。

称重量还是直接用称重传感器好。

从敏感器件来说，称重传感器和压电陶瓷片相差不大（有些称重传感器的敏感元件也是压电陶瓷）。但称重传感器的受力与输出的关系比较确定，量程合适的话可直接载重；而要将受力转换到匹配压电陶瓷，比较费事。

原理图

电路简单分析

压电陶瓷声传感器被声波激发后输出脉冲电信号，经过场效应管VT1（场效应管具有很高的电压增益）放大后由漏极D输出，通过耦合电容C1触发单稳态触发器，单稳态触发器受低电平或脉冲下降沿的触发而翻转，IC1的3脚输出低电平，而此时，单稳态触发器将输出为高电平，振荡器开始工作，发出报警声，电路进入暂稳定状态。而在多谐振荡器中，电源通过R4向C3充电，约2ms后，C3充电电压升高到6脚的阈值电压，触发器自动翻转，3脚恢复低电平，电路进入稳态。而报警声的频率可由R5、R6以及C4的数值决定。

应用：一：高分子压电材料的应用，如玻璃打碎报警装置，压电式周界报警系统；二：压电陶瓷传感器的应用，如压电式动态力传感器，单向动态力传感器。压电传感器只能用于动态测量，因为压电传感器靠的是压电效应，压电效应需要有外力