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梁式称重传感器的简要说明

   日期:2012-04-13    
 

  梁式称重传感器压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料,它属于铁电体一类的物质,具有类似铁磁材料磁畴结构的“电畴”结构。电畴是梁式称重传感器压电陶瓷材料内分子自发极化而形成的微小极化区域,它有一定的极化方向,而存在一定电场。在无外场作用时,各电畴在晶体材料中无序排列,它们的自发极化效应相互抵消,陶瓷内极化强度为零,因此,原始的压电陶瓷呈电中性,不具有压电性质。BaTi几原始压电陶瓷的电畴分布情况。当原始压电陶瓷材料在外电场(20~30kV/cm)作用下,其内部各电畴的自发极化将发生转动,趋向于按外电场的方向排列,从而使材料得到极化。这一过程称为人工极化过程。经极化处理(2~3h)后,撤消外电场,陶瓷材料内部仍存在很强的剩余极化。当陶瓷材料受到外力作用时,电畴的界限发生移动,因此引起极化强度的变化,于是压电陶瓷便具有了压电效应。

  经极化后的压电陶瓷材料,由于存在剩余极化强度,这样在梁式称重传感器陶瓷片极化的两端就出现束缚电荷,一端为正电荷,一端为负电荷。由于束缚电荷的作用,在梁式称重传感器陶瓷片的电极表面上很快吸附了一层来自外界的自由电荷。这些自由电荷与陶瓷片内的束缚电吸一少范电荷符号相反而数值相等,它起着屏蔽和抵消陶瓷了下片内极化强度对外的作用,因此,陶瓷片对外不表现极性。如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的外力,陶瓷片将产生压缩变形,电畴发生偏转,片内正、自由电荷负束缚电荷之间距离变小,极化强度也变小,因此,梁式称重传感器压电陶瓷片内的束缚原来吸附在极板上的自由电荷,有一部分释放而出电荷与电极上吸附的现放电现象。当压力撤消后,陶瓷片恢复原状,片内自由电荷示意图正、负电荷之间距离变大,极化强度也变大,因此,电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。这种由于机械效应转变为电效应,或者说由机械能转变为电能的现象,就是梁式称重传感器压电陶瓷的正压电效应,放电电荷的多少与外力的大小成比例。梁式称重传感器

 
  
  
  
  
 
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