壓力傳感器知識

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主

要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

　　我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質，當沿著一定

方向受到機械力作用發生變形時，就產生了極化效應；當機械力撤掉之后，又會重新回

到不帶電的狀態，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產生出電的效應，這就是所謂

的極化效應。科學家就是根據這個效應研制出了壓力傳感器。

　　壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石

英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發現的，在一定的溫度范

圍之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失（這個高溫

就是所謂的 “ 居里點 ” ）。由于隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電系數比

較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度

和壓電系數，但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人

造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經得到了廣泛的應用。

　　在現在壓電效應也應用在多晶體上，比如現在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、

PZT 、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

　　壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態測量，因為經過

外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是

這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態的應力。

　　壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種

常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。壓電

式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛

的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發

動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業，例如用它來測量槍炮

子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓

力，也可以用來測量微小的壓力。

　　壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電

傳感器制成的，因為測量動態壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應用就非常廣泛。

除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應制造出來的壓阻傳感器，利用應變效應的應變

式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應和不同的材料，在不同的場合能夠發揮它們獨特的用途。