廣義地講,凡是利用壓電材料各種物理效應構成的各種傳感器,都可稱為壓電式傳感器,它們已被廣泛地應用在工業,軍事和民用等領域。表10-2給出了其主要應用類型。在這些應用類型中力敏類型應用最多。可直接利用壓電傳感器測量力、壓力、加速度、位移等物理量。
1)壓電式測力傳感器
壓電式測力傳感器在直接測量拉力或壓力時,通常采用雙片或多片石英品體做壓電元件,并配以適當的放大器可測量幾百至幾萬牛頓的動態或靜態力。這種傳感器按其測力狀態可分為單向力、雙向力和三向力傳感器。
2)單向力傳感器
一種用于測量機床動態切削力的壓電石英晶體單向力傳感器的結構如圖10 - 14所示。壓電元件采用xy(即x 0℃)切型石英晶體,利用其縱向壓電效應,通過 d11實現力一電轉換。
它用兩塊晶片(Ф8×1mm)做傳感元件,被測力通過傳力上蓋使石英唱片沿電軸方向受壓力作用,由于縱向壓電效應使石英晶片在電軸方向上出現電荷,兩塊晶片沿電軸方向并聯喬加,負電荷由片型電極輸出,壓電晶片正電荷一側與底座連接。兩片并聯可提高其靈敏度。壓力元件彈性變形部分的厚度較薄,其厚度由測力大小決定。這種結構的單向力傳感器體積小、重量輕(僅10g),固有頻率高(約50~60kHz),可檢測高達5000N的動態力，分辯率為10-3N。
