在(zai)日常生活中，可能(neng)會遇到很(hen)難測量(liang)的(de)物理量(liang)，例如施(shi)加在(zai)金屬(shu)上的(de)機械應力、溫度、壓力水(shui)平等……對于所有這些(xie)(xie)應用(yong)，需要(yao)一種能(neng)夠(gou)以我們熟(shu)悉的(de)單位和校準來(lai)測量(liang)這些(xie)(xie)未知量(liang)的(de)設備(bei)，而(er)比較常用(yong)的(de)設備(bei)是換能(neng)器。

　　換能器是一(yi)種(zhong)電(dian)(dian)氣設備，可以(yi)將任(ren)何類型的物理(li)量以(yi)成比(bi)例的電(dian)(dian)量形(xing)式轉(zhuan)換為電(dian)(dian)壓或電(dian)(dian)流。按照使用(yong)材電(dian)(dian)磁(ci)特性來劃分，換能器主要有磁(ci)致伸縮和壓電(dian)(dian)晶體兩大(da)類。在本文(wen)中，小編簡單介紹下壓電(dian)(dian)換能器的相關(guan)知識。

　　基本概念

　　壓(ya)電換(huan)(huan)能器是(shi)一種(zhong)電換(huan)(huan)能器，它可以將任何形式的(de)(de)物(wu)理(li)量(liang)轉換(huan)(huan)成電信號(hao)，以便用(yong)于(yu)測(ce)量(liang)。簡單來說，利用(yong)壓(ya)電材(cai)料的(de)(de)特性將物(wu)理(li)量(liang)轉換(huan)(huan)為(wei)電信號(hao)的(de)(de)電換(huan)(huan)能器稱(cheng)為(wei)壓(ya)電換(huan)(huan)能器。

　　壓電材料表現(xian)出壓電特性(xing)，根(gen)據(ju)該特性(xing)，在(zai)施(shi)加(jia)任何類型的機械(xie)應力或應變時，都會產生與所施(shi)加(jia)應力成(cheng)比例的電壓。可以使用電壓測(ce)量儀器測(ce)量產生的電壓，以計(ji)算施(shi)加(jia)到(dao)材料上的應力或應變值。

　　壓電材料的類型

　　一(yi)些類型的壓(ya)電材料是：

　　天然存在的：石(shi)英、羅(luo)謝(xie)爾(er)鹽、黃玉、電氣石(shi)族(zu)礦物質，以及一(yi)些有機物質，如絲(si)綢、木材、牙釉質、骨頭(tou)、頭(tou)發(fa)、橡(xiang)膠、牙本質。

　　人工制造(zao)的：聚(ju)偏二氟乙烯、PVDF或PVF2、鈦酸(suan)(suan)鋇、鈦酸(suan)(suan)鉛(qian)(qian)、鋯鈦酸(suan)(suan)鉛(qian)(qian)（PZT）、鈮酸(suan)(suan)鉀(jia)、鈮酸(suan)(suan)鋰、鉭酸(suan)(suan)鋰等無鉛(qian)(qian)壓電陶瓷。

　　當然(ran)，并非所(suo)有的(de)壓(ya)電材料(liao)都可用(yong)于(yu)壓(ya)電換能(neng)器(qi)，用(yong)作換能(neng)器(qi)的(de)壓(ya)電材料(liao)必須滿足某些要求。例如，用(yong)于(yu)測量目的(de)的(de)材料(liao)應具(ju)有頻率穩定性(xing)、高輸出(chu)值、對極端(duan)溫度和濕(shi)度條件不(bu)敏感，并且可以(yi)提供各種形狀(zhuang)，或(huo)者應該靈活(huo)地制造成各種形狀(zhuang)而不(bu)影響其性(xing)能(neng)。

　　不(bu)幸的(de)是，沒有一(yi)種壓(ya)電材料具有所有這些特性。石(shi)英(ying)是一(yi)種高度(du)穩定的(de)晶體，天然存(cun)在(zai)，但輸(shu)出量小，可以用石(shi)英(ying)測量緩慢變(bian)化的(de)參數。羅謝爾鹽的(de)輸(shu)出值最(zui)高，但它對環境條件(jian)很敏感(gan)，不(bu)能在(zai)115°F（46°C）以上(shang)溫度(du)運(yun)行。

　　工作原理

　　壓(ya)電換能器利(li)用壓(ya)電原理工作。壓(ya)電材(cai)料（通常是石(shi)英(ying)）的(de)(de)(de)表面涂(tu)有一(yi)層薄(bo)薄(bo)的(de)(de)(de)導(dao)(dao)電材(cai)料，例如(ru)銀。當施加(jia)應(ying)(ying)力時，材(cai)料中的(de)(de)(de)離(li)子(zi)會移(yi)向(xiang)(xiang)其中一(yi)個導(dao)(dao)電表面，同時遠離(li)另一(yi)個導(dao)(dao)電表面，這導(dao)(dao)致電荷(he)的(de)(de)(de)產生(sheng),此電荷(he)用于(yu)校準(zhun)應(ying)(ying)力。產生(sheng)的(de)(de)(de)電荷(he)的(de)(de)(de)極性取(qu)決于(yu)施加(jia)應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)方向(xiang)(xiang)。應(ying)(ying)力可以以壓(ya)縮應(ying)(ying)力和拉伸應(ying)(ying)力兩種形(xing)式(shi)施加(jia)。

　　主要應用

　　由(you)于壓(ya)(ya)電材料無法測量靜態值，因(yin)此壓(ya)(ya)電換(huan)能(neng)器(qi)主要(yao)用于測量表面粗糙度、加速度計(ji)和振動拾音器(qi)。

　　它們在地震儀中用于測量(liang)火箭的振(zhen)動。

　　在應變儀中(zhong)測量(liang)力、應力、振動等。

　　汽車行業使用它來測量發(fa)動機的爆(bao)震。

　　這些用(yong)(yong)于(yu)醫療應用(yong)(yong)中的超聲(sheng)成(cheng)像(xiang)。

　　圖：ATA-309功率放大器指標參數

　　在電子(zi)實驗(yan)中，驅動壓電換能(neng)(neng)器(qi)的(de)時候常常會(hui)用(yong)到(dao)功(gong)率放大器(qi)，能(neng)(neng)夠將信號放大到(dao)需要的(de)大電壓。如果(guo)對于壓電換能(neng)(neng)器(qi)如何(he)選擇(ze)功(gong)率放大器(qi)還不清楚(chu)，歡(huan)迎隨(sui)時咨詢安泰(tai)電子(zi)。

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