压电式力传感器的工作原理

压电式传感器是一种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：

压电效应是指一种物理现象，它指的是某种材料在受到外力的作用下，产生的电位。当一种材料受到压力，其原子的排列顺序会发生变化，使得电荷分布不均匀，从而在材料的不同部位产生电位。压电效应的发生主要受到材料的结构和离子的构型的影响。压电效应可以用来制造电容器、传感器、开关、滤波器等电子元件，可以广泛应用到电子、机械、航空、医学等领域。

压电式力传感器的工作原理：

要了解压电式力传感器的工作原理，我们首先必须了解它的内部。在这里，在传感器的核心，我们总会找到压电晶体，例如石英。压电材料是在机械应力下产生电荷的材料。原理很简单：获得的电荷与施加的机械应力成正比。机械应力与引入的力线性相关。电荷放大器可以将此电荷转换为易于测量的 0…10 V 信号。最后，输出电压与力成正比。

压电式力传感器的特性：

压电式力传感器具有覆盖大测量范围的特殊性能。换句话说，相同的传感器可用于测量非常小的和非常大的力。因此，压电式力传感器非常灵活（在使用中）——并且可以提供只有几毫米的微型尺寸。由于它们的高刚性，它们在负载下的变形可以忽略不计。因此，传感器对其集成结构的影响极小。

另一方面，压电换能器容易漂移，因此，无法无限期地维持测量所需的电荷差异。可以假设将发生最大 10 N/min 的漂移。一旦测量链被打破，这个数字在服务期间会变得更低。但是，无论测量的力如何，它都保持不变。这意味着，如果长时间测量小力，则漂移的影响比测量大力或测量时间短时的影响更大。