壓電式壓力變送器表是電氣式壓力儀表的一種，因其檢測元件動態(tài)性能好、耐高溫，因而適用于測快速變化，脈動壓力和超高壓等場合。本篇相遠儀表將為大家介紹壓電式壓力計【相遠儀表：400-101-2883】。

    1) 工作原理

    壓電式壓力計的工作原理是基于某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)。某些物質(zhì)(物體)，如石英、鐵酸鋇等，當受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部也會被極化，表面會產(chǎn)生電荷；當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種由外電場作用導(dǎo)致物質(zhì) (物體)產(chǎn)生機械變形的現(xiàn)象，稱為逆壓電效應(yīng)或電致伸縮效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)(物體)稱為壓電材料(或稱為壓電元件)，常見的壓電材料可分為兩類，即壓電單晶體和多晶體壓電陶瓷。

    天然石英晶體，就其結(jié)構(gòu)形狀為一個六角形晶柱，兩端為一對稱棱錐，如圖 所示。在晶體學中，這種結(jié)構(gòu)形狀可以用三維坐標表示，其中縱軸 Z 為光軸，通過六棱線而垂直于光軸的 X 軸稱為電軸，與 X－X 軸和 Z－Z 軸垂直的 Y－Y 軸(垂直于六棱柱體的棱 面)稱為機械軸。如果從石英晶體中切下一個平行六面體并使其晶面分別平行于 Z－Z、 Y－Y、X－X 軸線，可以得到不同的壓電晶體切片。晶片在正常情況下呈現(xiàn)中性，不帶電。若對其施力，則有幾種不同的效應(yīng)即縱向壓電效應(yīng)、橫向壓電效應(yīng)和切向壓電效應(yīng)。縱向壓電效應(yīng)是指沿電軸(X 軸)方向的作用力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)，橫向壓電效應(yīng)是指沿機械軸(Y 軸)方向的作用力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)。沿光軸(Z 軸)方向的作用力不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。切向壓 電 效 應(yīng) 是 指 沿 相對兩 棱 方 向 的作用 力 產(chǎn)生的 壓 電 效 應(yīng) 。 壓 電 式 傳感器主要是利用縱向壓電效應(yīng)。

    2) 測量電路

    以壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)的壓電傳感器，是一種具有很高內(nèi)阻而輸出電信號又很弱的有源裝置，在作非電測量時，為了提高靈敏度和測量精度，通常取多片壓電材料組合成一個壓電敏感元件。

    由于壓電傳感器的輸出電信號很微弱，通常先把傳感器信號輸入到具有高輸入阻抗的前置放大器中，經(jīng)過阻抗交換以后，再利用一般的放大檢波電路將信號輸入到指示儀表或記錄儀表中。

    前置放大器的作用是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出，并放大傳感器輸出的微弱信號。前置放大器電路有兩種形式，一種是用電阻反饋的電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓(即傳感器的輸出)成正比；另一種是用電容反饋的電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。由于電荷放大器電路受電纜長度變化的影響不大(幾乎可以忽略不計)，故而電荷放大器的應(yīng)用日益廣泛。壓電傳感器接至電荷放大器的等效電路圖如圖所示。圖中 R 和 C 分別表示前置電荷放大器的等效入端電阻和等效入端電容。電荷放大器是一個具有深度電容 Cf 負反饋的高增益放大器，略去極高 R 影響時，測量電路的輸出電壓為輸出電壓為

    由此可知電荷放大器的輸出電壓與壓電傳感器的電荷量成正比，與電纜分布電容無關(guān)。因此采用電荷放大器時，即使連接的電纜長度在百米以上，靈敏度也無明顯變化，這是電荷放大器的顯著優(yōu)點。

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