【導讀】壓ya電dian加jia速su度du計ji的de個ge關guan鍵jian方fang麵mian是shi壓ya電dian效xiao應ying。一yi般ban來lai說shuo，壓ya電dian材cai料liao在zai受shou到dao機ji械xie應ying力li時shi可ke以yi產chan生sheng電dian力li。相xiang反fan，對dui壓ya電dian材cai料liao施shi加jia電dian場chang可ke以yi使shi其qi變bian形xing並bing產chan生sheng小xiao的de機ji械xie力li。盡jin管guan大da多duo數shu電dian子zi工gong程cheng師shi都dou熟shu悉xi壓ya電dian效xiao應ying

，但dan有you時shi並bing沒mei有you完wan全quan理li解jie這zhe種zhong有you趣qu現xian象xiang的de細xi節jie。

壓電加速度計的個關鍵方麵是壓電效應。一般來說，壓電材料在受到機械應力時可以產生電力。

相(xiang)反(fan)
，對(dui)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)施(shi)加(jia)電(dian)場(chang)可(ke)以(yi)使(shi)其(qi)變(bian)形(xing)並(bing)產(chan)生(sheng)小(xiao)的(de)機(ji)械(xie)力(li)。盡(jin)管(guan)大(da)多(duo)數(shu)電(dian)子(zi)工(gong)程(cheng)師(shi)都(dou)熟(shu)悉(xi)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)，但(dan)有(you)時(shi)並(bing)沒(mei)有(you)完(wan)全(quan)理(li)解(jie)這(zhe)種(zhong)有(you)趣(qu)現(xian)象(xiang)的(de)細(xi)節(jie)。

更深入地了解這種效應可以幫助我們更好地理解壓電傳感器的工作原理。圖 1 顯示了外部機械力對壓電材料的影響。

沒有機械應力 (a) 和有應力 (b) 的壓電材料。

圖 1.沒有機械應力 (a) 和有應力 (b) 的壓電材料。圖片（改編）由Felix Levinzon提供

如圖1（a）所示，在沒有機械應力的情況下，分子的負電荷和正電荷中心重合

，這意味著分子呈電中性。

如圖 1(b) 所示，施加機械力會使結構變形並分離分子正負電荷的中心，在材料中產生許多小偶極子。

正如您所看到的，一些固定電荷出現在壓電材料的表麵。產生的電荷量與施加的力成正比。

壓電材料如何產生電流

壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)是(shi)一(yi)類(lei)介(jie)電(dian)材(cai)料(liao)。它(ta)們(men)是(shi)絕(jue)緣(yuan)體(ti)或(huo)非(fei)常(chang)差(cha)的(de)電(dian)流(liu)導(dao)體(ti)。然(ran)而(er)，通(tong)過(guo)在(zai)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)的(de)相(xiang)對(dui)表(biao)麵(mian)上(shang)沉(chen)積(ji)兩(liang)個(ge)金(jin)屬(shu)電(dian)極(ji)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)場(chang)來(lai)發(fa)電(dian)。

如果我們通過電線將兩個電極連接在一起
，如圖 1(b) 所(suo)示(shi)，導(dao)體(ti)中(zhong)的(de)自(zi)由(you)電(dian)子(zi)就(jiu)會(hui)流(liu)向(xiang)帶(dai)正(zheng)電(dian)的(de)電(dian)極(ji)，並(bing)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)。該(gai)電(dian)流(liu)在(zai)正(zheng)極(ji)上(shang)積(ji)聚(ju)自(zi)由(you)電(dian)子(zi)，並(bing)在(zai)與(yu)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)始(shi)場(chang)相(xiang)反(fan)的(de)方(fang)向(xiang)上(shang)產(chan)生(sheng)電(dian)場(chang)。

zhezhongxiaoyingjieshileweishenmejinglichanshengdedianliuzhinengchixuhenduandeshijian。dianliuchixucunzai
，zhidaoziyoudianzijileichanshengdedianchangdixiaoleyadianxiaoyingchanshengdedianchang。

現在，如果我們去除外力，材料恢複到原來的形狀
，壓電效應產生的電場消失
，這意味著相反方向的電流流過電線。

壓電加速度計的結構

在壓電加速度計中，壓電元件用於將已知質量（通常稱為檢驗質量）連接到加速度計主體。

當傳感器框架因外力而加速時，檢驗質量塊由於其慣性而傾向於“向後移動”並使壓電元件輕微變形。這使得壓電元件產生電荷輸出

，可以測量該電荷輸出以確定輸入加速度。

圖 2 描述了壓電加速度計的一些常見機械設計。三種基本設計是壓縮模式、剪切模式和彎曲模式。

壓電加速度計的一些機械設計。

 
圖 2.壓電加速度計的一些機械設計。圖片（改編）由PCB Piezotronics提供

該圖還說明了檢驗質量施加在壓電元件上的力以及施加到傳感器主體上的加速度。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片
、文字如涉及作品版權問題
，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

了解電荷放大器頻率響應

西部電博會高科技企業大盤點—基礎電子篇

DC/DC開關電源電感下方到底是否鋪銅
？

耗盡型功率MOSFET：被忽略的MOS產品

典型 RC 波形