1、为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?

2024-12-02 17:19:39

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回答1：

原因：

因为压电式传感器只有在动态时才有信号输出，静态时不管受压与否，压力有多大，都没有信号输出，所以不能用于静态测量。

动态测量时被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测量进行测量的测量方法。一般需首先在某一起始点上，静止地观测数分钟，以便进行初始化工作。之后,运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时地确定采样点的空间位置。目前，其定位的精度可达厘米级。

另外，根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接触式测量与非接触式测量；根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等。

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压电式传感器的主要参数：

（1）压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数, 它直接关系到压电输出的灵敏度。

（2）压电材料的弹性常数、刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。

（3）对于一定形状、尺寸的压电元件, 其固有电容与介电常数有关; 而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。

（4）在压电效应中,机械耦合系数等于转换输出能量（如电能）与输入的能量（如机械能）之比的平方根; 它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。

（5）压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏, 从而改善压电传感器的低频特性。

（6）压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点温度。

参考资料来源：百度百科-压电式传感器

参考资料来源：百度百科-动态测量

回答2：

这一说法不是绝对的，事实上有压电式传感器用于静态测量的情况。只不过压电式传感器用于静态测量所要解决的技术和成本问题比较大；
造成这一状况的根本原因是，压电式传感器所产生的原始信号是“电荷”，而电荷的保持和测量都相当的难度。

压电式传感器，是基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。

压电效应，某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

静态测量，指被测量参数基本不变，或变化缓慢时所进行的测量。

动态测量，指被测量参数处于始终变化状态时所进行的测量。

电荷，带正负电的基本粒子，称为电荷，带正电的粒子叫正电荷（表示符号为“+”），带负电的粒子叫负电荷（表示符号为“﹣”）。也是某些基本粒子(如电子和质子)的属性，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷的多少叫电荷量，即物质、原子或电子等所带的电的量。电荷的符号是Q，单位是库仑（记号为C）简称库。

电压，衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功。

电流，单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。

在讨论（研究）压电式传感器的输出电量时，采用“电荷”而不是常用的电压或电流。是因为传感器产生的电荷量极小（以个数来计量），采用通常手段已经无法测出这种电荷所形成的电压或电流。
对于压电式传感器电荷信号的测量，存在两方面的问题：一是电荷测量电路的技术要求（极高的输入阻抗即绝缘要求）；二是电荷本身会因为材料、环境等方面的原因流失掉。
这就造成在静态测量时，如果发生电荷的流失（包括测量过程造成的电荷损失），经过一段时间后，电荷量和压力之间的函数关系就会发生改变，测量结果形成误差。
而在动态测量中，只要电荷产生或减少的速度大于流失的速度，电荷量与压力之间就能保持相对的函数关系。
这就是压电式传感器只适用于动态测量而不适合用于静态测量这一说法的来历。

实际上只要压电元件产生的电荷量足够“挥霍”，或者通过材料、结构、测量电路的改进，使电荷散失可以忽略，制成的传感器仍然是可以用于静态测量的。

回答3：

因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存，实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。

压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。

扩展资料

压电式传感器中用得最多的属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。其他压电单晶还有适用于高温辐射环境的铌酸锂以及钽酸锂、镓酸锂、锗酸铋等。压电陶瓷有属于二元系的钛酸钡陶瓷、锆钛酸铅系列陶瓷、铌酸盐系列陶瓷和属于三元系的铌镁酸铅陶瓷。

压电陶瓷的优点是烧制方便、易成型、耐湿、耐高温。缺点是具有热释电性，会对力学量测量造成干扰。有机压电材料有聚二氟乙烯、聚氟乙烯、尼龙等十余种高分子材料。有机压电材料可大量生产和制成较大的面积,它与空气的声阻匹配具有独特的优越性,是很有发展潜力的新型电声材料。

60年代以来发现了同时具有半导体特性和压电特性的晶体，如硫化锌、氧化锌、硫化钙等。利用这种材料可以制成集敏感元件和电子线路于一体的新型压电传感器，很有发展前途。

压电式传感器大致可以分为4种，即：压电式测力传感器，压电式压力传感器，压电式加速度传感器及高分子材料压力传感器。

参考资料来源：百度百科-压电式传感器

参考资料来源：百度百科-压力传感器和压力变送器

回答4：

这一说法不是绝对的，事实上有压电式传感器用于静态测量的情况。只不过压电式传感器用于静态测量所要解决的技术和成本问题比较大；

造成这一状况的根本原因是，压电式传感器所产生的原始信号是“电荷”，而电荷的保持和测量都相当的难度。

压电式传感器，是基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。
压电效应，某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

静态测量，指被测量参数基本不变，或变化缓慢时所进行的测量。

动态测量，指被测量参数处于始终变化状态时所进行的测量。
电荷，带正负电的基本粒子，称为电荷，带正电的粒子叫正电荷（表示符号为“+”），带负电的粒子叫负电荷（表示符号为“﹣”）。也是某些基本粒子(如电子和质子)的属性，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷的多少叫电荷量，即物质、原子或电子等所带的电的量。电荷的符号是Q，单位是库仑（记号为C）简称库。
电压，衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功。
电流，单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。

在讨论（研究）压电式传感器的输出电量时，采用“电荷”而不是常用的电压或电流。是因为传感器产生的电荷量极小（以个数来计量），采用通常手段已经无法测出这种电荷所形成的电压或电流。

对于压电式传感器电荷信号的测量，存在两方面的问题：一是电荷测量电路的技术要求（极高的输入阻抗即绝缘要求）；二是电荷本身会因为材料、环境等方面的原因流失掉。

这就造成在静态测量时，如果发生电荷的流失（包括测量过程造成的电荷损失），经过一段时间后，电荷量和压力之间的函数关系就会发生改变，测量结果形成误差。

而在动态测量中，只要电荷产生或减少的速度大于流失的速度，电荷量与压力之间就能保持相对的函数关系。

这就是压电式传感器只适用于动态测量而不适合用于静态测量这一说法的来历。

回答5：

因为压电式传感器只有在动态时才有信号输出，静态时不管受压与否，压力有多大，都没有信号输出，所以不能用于静态测量。