壓電傳感器應用舉例——雙向傳感器、三向力傳感器

 雙向力傳感器基本用于測量垂直分離Fz與切向分力Fx或Fy，以及測量互相垂直的兩個切向分力，即Fx和Fy。無論哪一種測量，傳感器的結構形式相似。圖10-15所示為雙向壓電石英晶片的力傳感器的結構。

 圖中兩組石英晶片分別測量兩個分力：下面一組采用xy（x0℃）切型，通過d11實現力-電轉換，測量軸向力Fz；上面一組采用xy（x0℃）切型，晶片厚度方向為y軸方向，在平行于x軸剪切應力σ6（在xy平面內）的作用下，產生厚度剪切變形。所謂厚度剪切變形是指晶體受剪切應力的面與產生電荷的面不共面，如圖10-15b所示。這一組石英晶體通過d₂₆實現力-電轉換來測量Fy。

 三向力傳感器

圖10-16a為YDS-Ⅲ79B型壓電式三向力傳感器結構。壓電組件為三組雙晶片石英疊成并聯方式，它可以采用測量空間任一個或三個方向的力。三組石英晶片的輸出極性相同。其中一組取xy（x0℃）切型晶片，利用厚度壓縮縱向壓電效應d₁₁來實現力-電轉換，測量主軸切削力Fz；另外兩組采用厚度剪切變形的xy（x0℃）切型晶片。利用剪切壓電系數d₂₆來分別測量Fy和Fx，如圖10-16c所示。由于Fy和Fx正交，這兩組晶片安裝時應使其最大靈敏軸分別取向x和y方向。