Метрология и электрические измерения. Шабалдин Е.Д - 240 стр.

где Q − заряд, возникающий на пластинке кварца; Сп − емкость пре-
образователя; С0 − емкость проводов и входной цепи прибора, изме-
ряющего разность потенциалов; k − пьезоэлектрический модуль квар-
ца; s − площадь поверхности мембраны, подверженная давлению. По
разности потенциалов U судят о значении давления р.
      В пьезоэлектрических преобразователях главным образом при-
меняют кварц, у которого пьезоэлектрические свойства сочетаются с
высокой механической прочностью и высокими изоляционными ка-
чествами, а также с независимостью пьезоэлектрической характери-
стики от температуры в широких пределах. Используют также поля-
ризованную керамику из титаната бария, титаната и цирконата свин-
ца.
      Из-за «стекания» заряда с пьезоэлектрического преобразователя
по изоляции и входной цепи измерительного прибора сопротивление
такой цепи должно быть не менее 1012−1015 Ом. Проблема «стекания»
заряда приводит к тому, что пьезоэлектрические преобразователи ис-
пользуют для измерения только быстроизменяющихся величин (пе-
ременных усилий, давлений, параметров вибраций, ускорений и т.д.).
Примерами использования таких датчиков могут служить электрон-
ные весы, датчик детонации двигателя в автомобиле, высокочувстви-
тельный направленный микрофон и др. Обратный пьезоэффект нахо-
дит применение при конструировании излучателей ультразвуковых
сканеров, широко используемых в медицине.
      В пьезорезонаторах используются одновременно прямой и об-
ратный пьезоэффекты. Последний заключается в том, что если на
электроды преобразователя подать переменное напряжение, то в пье-
зочувствительной пластине возникнут механические колебания, час-
тота которых fp (резонансная частота) зависит от толщины h пласти-
ны, модуля упругости Е и плотности ρ ее материала. При включении
такого преобразователя в резонансный контур генератора частота ге-
нерируемых электрических колебаний определяется частотой fp. Зна-
чение пьезорезонаторов для современной электронной техники труд-
но переоценить. В качестве примеров их использования можно на-
звать генераторы тактовых синхроимпульсов для микропроцессорных
систем и компьютеров, электронные кварцевые часы и т.д.
      При изменении значений h, Е или ρ под влиянием механических
или температурных воздействий частота fp изменится и соответствен-
но изменится частота генерируемых колебаний. Этот принцип ис-
                                240