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石英晶體在稱重傳感器中的壓電效應(yīng)分析

石英晶體（Quartz Crystal）是二氧化硅無(wú)水化合物，分子式為Si02，是各向異性的材料，通常用直角坐標(biāo)軸來(lái)表征它的方向性。典型的石英晶體外形和直角坐標(biāo)軸如圖 1 所示。

Z 軸是石英晶體的對(duì)稱軸，在垂直于 Z 軸的平面上，通過(guò)相對(duì)兩棱的直線叫 X 軸，由于石英晶體呈六角棱形，因此有三個(gè) X 軸。與 X 軸和 Z軸都垂直的是 Y 軸。X 軸稱為電軸，Y 軸稱為中性軸（或機(jī)械軸）Z 軸稱為光軸。通常所說(shuō)的 X（或 Y）切割，就是切割出來(lái)的石英晶體片的兩個(gè)平面都與 X（或 Y）軸相垂直。X 切割的石英晶體片如圖 2 所示。 圖 1 石英晶體 當(dāng)石英晶體片沿 X 軸方向受一外力作用時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生極化，在垂直于 X 軸的兩個(gè)平面上產(chǎn)生等量的正負(fù)電荷，這種現(xiàn)象稱為縱向壓電效應(yīng)。而在垂直于 Y 軸的平面上，

石英晶體在稱重傳感器中的壓電效應(yīng)分析

沿著 Y 軸的方向施加外力時(shí)，在與 X 軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象稱為橫向壓電效應(yīng)。在 Y 切割（剪切型切割）石英晶體片中，當(dāng)在垂直于 Y 軸的平面內(nèi)，沿 X 軸方向受外力作用時(shí)，在受力表面產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象稱為剪切效應(yīng)。石英晶體的壓電效應(yīng)是由于在外力作用下石英晶體內(nèi)的硅原子和氧原子的位置產(chǎn)生相對(duì)變形，正電荷和負(fù)電荷的重心互相移位所至，產(chǎn)生的電荷由覆蓋在石英晶體表面的電極板進(jìn)行收集、傳輸。力值的計(jì)量就是直接利用這三個(gè)壓電效應(yīng)，制成單分量或多分量測(cè)力與稱重傳感器。 

石英晶體在稱重傳感器中的壓電效應(yīng)分析