电荷压电传感器设计

电荷压电传感器设计

1.压电陶瓷选型

下面是各种压电陶瓷片不同材料的性能指标,供参考：

材料pzt	主要特点与用途
AP41	属发射型材料，具有较低的介电损耗和机械损耗及较高的机电耦合系数和 压电系数，主要用于各种水声发射换能器，超声换能器和大功率振子等。
AP42.	介电常数中等，介电损耗和机械损耗较低，发射功率较大，用于水声发射 换能器，超声换能器和大功率振子等。
AP43.	具有较高的机电耦合系数和压电系数及介电常数，介电损耗和机械损耗较低，高稳定、大功率发射型，主要用于水声发射型换能器、超声清洗、超声焊接等超声功率设备，还可用于医疗机械、探鱼、测深等设备中，由于居里点温度较高，迨于在较高坏境温度下工作。
AP51.	灵敏度高，时间稳定性好，用于电声器件、水声换能器、传感器、振荡器、 加速度计和压力计等，属接收型材料。
AP52	属接收型材料，具有较高的灵敏度和机电耦合系数及介电常数，低的机械品质因数，时间稳定性好，主要用于接收型水声换能器、电声器件、传感 器、振荡器、加速度计和压力计和自动控制换能器。
AP53.	属接牧型材料，具有较高的压电系数和介电常数，低的机械品质因数，主要用于电声器件，如送话器、高音喇叭、拾音器和继电器及风速仪等。
AP81.	属大功率发射型材料，强场损耗低，功牵密度大，温度、压力稳定性好， 用于高电压、高压力驱动、大功率发射和强力超声换能器等。
AP82.	属大功率发射型材料，具有强场损耗低，机械品质因教较高，矫顽场高， 机电耦合系数和压电系数也较高的特性，功率密度大，适合制作各种大功率发射换能器、大功率超声加工、乳化器、大功率超声清洗机等。
AP31+	高居里点，强场损耗较小，泊松比大，高温高稳定性，用于水声、电声、 超声、家电等领域，尤其适合声波测丼、 高温计测等环境温度高、温度变化范围大的场合，使用温度可达200℃

型号	电容量Ct(pf)	损耗tgδ(%)	谐振频率fs(kHz)	耦合系数Kp(%)	品质因数Qm
AP82-Φ15×Φ6×2	670	0.3	126.8	53.0	800
AP82-Φ18×Φ8×7	265	0.3	110.0	53.0	800
AP43-Φ25×Φ10×5	1000	0.3	60.9	60.0	1000

2.相关参数

εT33自由介电常数，ε0真空介电常数

εTr3=εT33/ε0相对介电常数, tgδ介质损耗

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k表示压电材料的机械能与电能的耦合效应（k31,k33,321变化对应zyx轴）

kp平面耦合系数（圆片沿厚度极化_厚度不变，径向伸缩时的耦合效应）

kt薄片沿厚度方向极化和电激励，作厚度方向伸缩振动的机电效应的参数

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d31表征厚度方向的电场引起的直径方向的形变程度；

d33表征厚度方向的电场引起的厚度方向的形变程度。

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PMN-PT现已发现并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3单晶（A=Zn2+，Mg2+）。
这类单晶的d33可达2600pc/N(压电陶瓷d33为850pc/N)，
k33可高达0.95（压电陶瓷K33高达0.8），其应变>1.7%