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2021-02-16 15:53
簡答:為什麼說壓電式感測器只適用於動態測量而不能用於靜態測量?
27
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1 # 使用者3523768274962
這一說法不是絕對的,事實上有壓電式感測器用於靜態測量的情況。
只不過壓電式感測器用於靜態測量所要解決的技術和成本問題比較大; 造成這一狀況的根本原因是,壓電式感測器所產生的原始訊號是“電荷”,而電荷的保持和測量都相當的難度。壓電式感測器,是基於壓電效應的感測器。是一種自發電式和機電轉換式感測器。它的敏感元件由壓電材料製成。壓電材料受力後表面產生電荷。此電荷經電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗後就成為正比於所受外力的電量輸出。壓電效應,某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時,其內部會產生極化現象,同時在它的兩個相對錶面上出現正負相反的電荷。當外力去掉後,它又會恢復到不帶電的狀態,這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時,電荷的極性也隨之改變。相反,當在電介質的極化方向上施加電場,這些電介質也會發生變形,電場去掉後,電介質的變形隨之消失,這種現象稱為逆壓電效應。靜態測量,指被測量引數基本不變,或變化緩慢時所進行的測量。動態測量,指被測量引數處於始終變化狀態時所進行的測量。電荷,帶正負電的基本粒子,稱為電荷,帶正電的粒子叫正電荷(表示符號為“+”),帶負電的粒子叫負電荷(表示符號為“﹣”)。也是某些基本粒子(如電子和質子)的屬性,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。電荷的多少叫電荷量,即物質、原子或電子等所帶的電的量。電荷的符號是Q,單位是庫侖(記號為C)簡稱庫。電壓,衡量單位電荷在靜電場中由於電勢不同所產生的能量差的物理量。其大小等於單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功。電流,單位時間裡透過導體任一橫截面的電量叫做電流強度,簡稱電流。在討論(研究)壓電式感測器的輸出電量時,採用“電荷”而不是常用的電壓或電流。是因為感測器產生的電荷量極小(以個數來計量),採用通常手段已經無法測出這種電荷所形成的電壓或電流。對於壓電式感測器電荷訊號的測量,存在兩方面的問題:一是電荷測量電路的技術要求(極高的輸入阻抗即絕緣要求);二是電荷本身會因為材料、環境等方面的原因流失掉。這就造成在靜態測量時,如果發生電荷的流失(包括測量過程造成的電荷損失),經過一段時間後,電荷量和壓力之間的函式關係就會發生改變,測量結果形成誤差。而在動態測量中,只要電荷產生或減少的速度大於流失的速度,電荷量與壓力之間就能保持相對的函式關係。這就是壓電式感測器只適用於動態測量而不適合用於靜態測量這一說法的來歷。實際上只要壓電元件產生的電荷量足夠“揮霍”,或者透過材料、結構、測量電路的改進,使電荷散失可以忽略,製成的感測器仍然是可以用於靜態測量的。
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這一說法不是絕對的,事實上有壓電式感測器用於靜態測量的情況。
只不過壓電式感測器用於靜態測量所要解決的技術和成本問題比較大; 造成這一狀況的根本原因是,壓電式感測器所產生的原始訊號是“電荷”,而電荷的保持和測量都相當的難度。壓電式感測器,是基於壓電效應的感測器。是一種自發電式和機電轉換式感測器。它的敏感元件由壓電材料製成。壓電材料受力後表面產生電荷。此電荷經電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗後就成為正比於所受外力的電量輸出。壓電效應,某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時,其內部會產生極化現象,同時在它的兩個相對錶面上出現正負相反的電荷。當外力去掉後,它又會恢復到不帶電的狀態,這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時,電荷的極性也隨之改變。相反,當在電介質的極化方向上施加電場,這些電介質也會發生變形,電場去掉後,電介質的變形隨之消失,這種現象稱為逆壓電效應。靜態測量,指被測量引數基本不變,或變化緩慢時所進行的測量。動態測量,指被測量引數處於始終變化狀態時所進行的測量。電荷,帶正負電的基本粒子,稱為電荷,帶正電的粒子叫正電荷(表示符號為“+”),帶負電的粒子叫負電荷(表示符號為“﹣”)。也是某些基本粒子(如電子和質子)的屬性,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。電荷的多少叫電荷量,即物質、原子或電子等所帶的電的量。電荷的符號是Q,單位是庫侖(記號為C)簡稱庫。電壓,衡量單位電荷在靜電場中由於電勢不同所產生的能量差的物理量。其大小等於單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功。電流,單位時間裡透過導體任一橫截面的電量叫做電流強度,簡稱電流。在討論(研究)壓電式感測器的輸出電量時,採用“電荷”而不是常用的電壓或電流。是因為感測器產生的電荷量極小(以個數來計量),採用通常手段已經無法測出這種電荷所形成的電壓或電流。對於壓電式感測器電荷訊號的測量,存在兩方面的問題:一是電荷測量電路的技術要求(極高的輸入阻抗即絕緣要求);二是電荷本身會因為材料、環境等方面的原因流失掉。這就造成在靜態測量時,如果發生電荷的流失(包括測量過程造成的電荷損失),經過一段時間後,電荷量和壓力之間的函式關係就會發生改變,測量結果形成誤差。而在動態測量中,只要電荷產生或減少的速度大於流失的速度,電荷量與壓力之間就能保持相對的函式關係。這就是壓電式感測器只適用於動態測量而不適合用於靜態測量這一說法的來歷。實際上只要壓電元件產生的電荷量足夠“揮霍”,或者透過材料、結構、測量電路的改進,使電荷散失可以忽略,製成的感測器仍然是可以用於靜態測量的。