电势型传感器

　　以压电效应为基础

　　压电效应可逆

　　“双向传感器”

　　正压电效应

　　某些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生改变时，其表面上会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为正压电效应。( 加力  变形  产生电荷)

　　逆压电效应

　　在压电材料的两个电极面上，如果加以交流电压，那么压电片能产生机械振动，即压电片在电极方向上有伸缩的现象，压电材料的这种现象称为“电致伸缩效应”，也叫做“逆压电效应”。(施加电场  电介质产生变形 应力 )

　　常见的压电材料有石英、压电陶瓷、高分子材料等。

　　(a)等效为一个电荷源Q与一个电容Ca并联的电路

　　(b) 等效成一个电源U = Q/Ca 和一个电容Ca的串联电路

　　压电式传感器要求负载电阻RL必须有很大的数值，才能使测量误差小到一定数值以内。

　　因此常先接入一个高输入阻抗的前置放大器，然后再接一般的放大电路及其它电路。

　　测量电路关键在高阻抗的前置放大器。

　　前置放大器两个作用:

　　把压电式传感器的微弱信号放大；

　　把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出。

　　如果被测物理量是缓慢变化的动态量，而测量回路的时间常数又不大，则造成传感器灵敏度下降。因此为了扩大传感器的低频响应范围，就必须尽量提高回路的时间常数。

　　但这不能靠增加测量回路的电容量来提高时间常数，因为传感器的电压灵敏度与电容成反比的，切实可行的办法是提高测量回路的电阻。由于传感器本身的绝缘电阻一般都很大，所以测量回路的电阻主要取决于前置放大器的输入电阻。放大器的输入电阻越大，测量回路的时间常数就越大，传感器的低频响应也就越好。

　　压电式加速度传感器的压电元件是二片并联连接的石英晶片，放大器是一个超小型静电放大器。这样引线非常短，引线电容几乎等于零就避免了长电缆对传感器灵敏度的影响。放大器的输入端可以得到较大的电压信号，这样弥补了石英晶体灵敏度低的缺陷。

　　传感器感受振动时，质量块感受与传感器基座相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样，质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上。由于压电片压电效应，两个表面上就产生交变电荷，当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器的输出电荷（电压）与作用力成正比，亦即与试件的加速度成正比。

　　输出电量由传感器输出端引出，输入到前置放大器后就可以用普通的测量仪器测出试件的加速度，如在放大器中加进适当的积分电路，就可以测出试件的振动速度或位移。

　　非线性

　　指被测物理量的增加，其灵敏度的变化程度

　　规定：压电加速度传感器，测振动信号的幅值线性度不大于5[%]，测冲击不得小于10[%]

　　横向灵敏度

　　机械加工精度、装配精度、净化条件（污染）不够，自身缺陷；措施：仔细调整相互位置

　　环境温度的影响

　　影响压电常数和介电常数，措施：对压电陶瓷人工老化，隔热处理；此外，连接电缆采用无机绝缘材料

　　湿度的影响

　　绝缘电阻减小，低频响应变坏。措施：合格的结构设计

　　电缆噪声

　　电缆受弯曲或振动，屏蔽套、绝缘层和电缆线之间发生位移或摩擦而产生静电荷。

　　减小噪声的方法：使用低噪声电缆，同时要固紧

　　接地回路噪声

　　各仪器与传感器分别接地，电位差产生噪声

　　消除方法：尽量一点接地，一般选指示器的输入端接地。