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1、煤气灶压电点火检测煤气灶压电点火检测常见的压电传感器常见的压电传感器压电式陶瓷蜂鸣片压电式陶瓷蜂鸣片电压输出型加速度计电压输出型加速度计电荷型加速度计电荷型加速度计压电传感器的应用压电传感器的应用 压电加速度计是以压电晶体做敏感件。体积小、重量轻、输出信号大，压电加速度计是以压电晶体做敏感件。体积小、重量轻、输出信号大，固有频率高，可用于测量振动、冲击等信号。其外形见下图。固有频率高，可用于测量振动、冲击等信号。其外形见下图。学习目标： 使学生了解压电式传感器的特点、工作原理和应用。 学习重点： （1）压电式传感器的特点和工作原理。（2）压电式传感器的应用。 学习难点： 压电式传感器的工作原理
2、。任务提出：任务提出： 生活中，煤气灶点火可以利用压电装置生活中，煤气灶点火可以利用压电装置来完成。来完成。资讯资讯 当某些电介质在一定的方向上受到外力作用而变形时，内部产生极化现当某些电介质在一定的方向上受到外力作用而变形时，内部产生极化现象，同时在其表面上产生电荷；当外力消失时，电荷也消失；又回到原来不象，同时在其表面上产生电荷；当外力消失时，电荷也消失；又回到原来不带电的状态，这种机械能转变为电能的现象，称为正压电效应，简称压电效带电的状态，这种机械能转变为电能的现象，称为正压电效应，简称压电效应。应。相反，在电介质的极化方向上施加电场，它会产生机械变形，当去掉外相反，在电介质的极化方向
3、上施加电场，它会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失。这种将电能转换为机械能的现象称为逆加电场时，电介质的变形随之消失。这种将电能转换为机械能的现象称为逆压电效应。压电效应。 具有压电效应的电介质称为压电材料。典型的压电材料有石英晶体、压电具有压电效应的电介质称为压电材料。典型的压电材料有石英晶体、压电陶瓷和高分子压电材料等。陶瓷和高分子压电材料等。石英晶体石英晶体各种压电材料的外形图（）天然石英晶体（b）石英晶体薄片（c）压电陶瓷（d）高分子压电薄膜石英晶体结构石英晶体结构石英晶体的外形、坐标轴和切片X轴电轴，垂直于X轴晶面上的压电效应最显著。Y轴机械轴，在电场作用下，此轴的
4、机械变形最显著。Z轴光轴（中性轴），该轴方向上无压电效应。石英晶体的电压效应石英晶体的电压效应晶片受力方向与电荷极性的关系（a）x轴方向受压（b）x轴方向受拉（c）y轴方向受压（d）y轴方向受拉压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电效应压电陶瓷是人工制造的具有电畴结构的多晶压电材料。电畴是分子自发压电陶瓷是人工制造的具有电畴结构的多晶压电材料。电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向。形成的区域，它有一定的极化方向。 原始的压电陶瓷由于内部各个电畴无规则排列，极化效应抵消，因此不原始的压电陶瓷由于内部各个电畴无规则排列，极化效应抵消，因此不具有压电效应。当外加
5、直流电场时，使得电畴规则排列，这时压电陶瓷就有具有压电效应。当外加直流电场时，使得电畴规则排列，这时压电陶瓷就有了压电特性。在极化电场去除后，电畴方向基本不变，留下了很强的剩余极了压电特性。在极化电场去除后，电畴方向基本不变，留下了很强的剩余极化。极化过的压电陶瓷受力后就产生了电荷。化。极化过的压电陶瓷受力后就产生了电荷。压电陶瓷的压电系数比石英晶体的压电系数大得多，因此其灵敏度较高。压电陶瓷的压电系数比石英晶体的压电系数大得多，因此其灵敏度较高。压电陶瓷压电陶瓷压电陶瓷压电陶瓷压电传感器的等效电路压电传感器的等效电路压电传感器的等效电路a)电荷源 b)电压源压电陶瓷制品正压电效应正压电效应的
6、应用主要用于燃气点火器，基本工作原理是，由外力压缩一个弹簧并释放，推动一个重锤打击压电陶瓷柱产生一数千伏的高压并形成放电火花，点燃可燃气体；逆压电效应逆压电效应的应用主要用于压电蜂鸣器，基本工作原理为，当压电陶瓷片施加交变电场时，压电陶瓷片产生形变即振动，如果振动频率在音频范围内就会发出声音。应用此特性制造谐振器、选频器、延迟线、滤波器等电子元件。（a） （b） 在压电式传感器中，常用两片或多片在压电式传感器中，常用两片或多片组合在一起使用。由于压电材料是有极组合在一起使用。由于压电材料是有极性的，因此接法也有两种，如右图所示。性的，因此接法也有两种，如右图所示。图图a为并联接法，图中为并联接法，图中b为串联接法。为串联接法。 图（a）从电路上看，类似两个电容的并联。所以，外力作用下正负电极上的电荷量增加了电荷量增加了1倍，电容量也增加了倍，电容量也增加了1倍，输出电压与单片时相同。倍，输出电压与单片时相同。图（b）从电路上看是串联的，两压电片中间粘接处正负电荷中和，上、 下极板的电荷量与单片时相同，总电容量电荷量与单片时相同，总电容量为单片的一半，输出电压增大了为单片的一半，输出电压增大了1倍。倍。 谢谢观赏煤气灶压电点火检测
