压电晶片的连接方式

压电式传感器的基本原理是压电材料的压电效应。因此可以用它来测量力和与力有关的参数，如压力、位移、加速度等。

由于外力作用而使压电材料上产生电荷，该电荷只有在无泄漏的情况下才会长期保存，因此需要测量电路具有无限大的输入阻抗，而实际上这是不可能的，所以压电式传感器不宜做静态测量。只能在其上加交变力，电荷才能不断得到补充，可以供给测量电路一定的电流，故压电式传感器只宜做动态测量。

制作压电式传感器时，可采用两片或两片以上具有相同性能的压电晶片粘贴在一起使用。由于压电晶片有电荷极性，因此接法有并连和串联两种，如图6－3所示。

图6－3 两块压电晶片的连接方式

（a）串联；（b）并联

并联连接时压电式传感器的输出电容C′和极板上的电荷q′分别为单块晶体片的2倍，而输出电压U′与单片上的电压相等。即

q′＝2q

C′＝2C

U′＝U

串联时，输出总电荷q′等于单片上的电荷，输出电压为单片电压的2倍，总电容应为单片的1／2。即

q′＝q

U′＝2U

C′

由此可见，并连接法虽然输出电荷大，但由于本身电容亦大，故时间常数大，只适宜测量慢变化信号，并以电荷作为输出的情况。串联接法输出电压高，本身电容小，适宜于以电压输出的信号和测量电路输入阻抗很高的情况。

在制作和使用压电传感器时，要使压电晶片有一定的预应力。这是因为压电晶片在加工时即使磨得相当光滑，也难保证接触面的绝对平坦，如果没有足够的压力，就不能保证全面的均匀接触，因此，事先要给晶片一定的预应力，但该预应力不能太大，否则将影响压电式传感器的灵敏度。

压电式传感器的灵敏度在出厂时已做了标定，但随着使用时间的增加会有些变化，其主要原因是性能发生了变化。实验表明，压电陶瓷的压电常数随着使用时间的增加而减小。因此为了保证传感器的测量精度，最好每隔半年进行一次灵敏度校正。石英晶体的长期稳定性很好，灵敏度不变，故无须校正。