压力传感器应用举例——单向力力传感器

    广义的讲，凡是利用压电材料各种物理效应构成的各种传感器，都可成为压电式传感器，它们已被广泛的应用在工业、军事和民用等领域。表10-2给出了其主要应用类型。在这些应用类型中力敏类型应用最多。可直接利用电压传感器测量李、压力、加速度、位移等物理量。

1、压电式测力传感器

  压电式测力传感器在直接测量拉力或压力时，通常采用双片石英晶体做压电元件，并配以适当的放大器可测量几百至几万牛顿的动态或静态力。这种传感器按其测力状态可分为单向力、双向力和三向力传感器。

2、单向力传感器

  一种用于测量机床动态切削力的压电石英晶体单向力传感器的结构如图10-14所示。压电元件采用xy（即x0℃）切型石英晶体，利用其纵向压电效应，通过d₁₁实现力-电转换。它用两块镜片（Ф₈×1mm）做传感元件，被测力通过传力上盖使石英晶片沿电轴方向受压力作用，由于纵向压电效应使石英晶片在电轴方向上出现电荷，两块镜片沿电轴方向并联叠加，负电荷由片型电极输出，压电晶片正电荷一侧与底座连接。两片并联可提高其灵敏度。压力元件弹性变形部分的厚度较薄，其厚度由测力大小决定。这种结构的单向力传感器体积小、重量轻（仅10g），固有频率高（约50~60kHz），可检测高达5000N的动态力，分辨率为10^-3N。