石英晶体在称重传感器中的压电效应分析

石英晶体在称重传感器中的压电效应分析

石英晶体（Quartz Crystal）是二氧化硅无水化合物，分子式为Si02，是各向异性的材料，通常用直角坐标轴来表征它的方向性。典型的石英晶体外形和直角坐标轴如图 1 所示。

Z 轴是石英晶体的对称轴，在垂直于 Z 轴的平面上，通过相对两棱的直线叫 X 轴，由于石英晶体呈六角棱形，因此有三个 X 轴。与 X 轴和 Z轴都垂直的是 Y 轴。X 轴称为电轴，Y 轴称为中性轴（或机械轴）Z 轴称为光轴。通常所说的 X（或 Y）切割，就是切割出来的石英晶体片的两个平面都与 X（或 Y）轴相垂直。X 切割的石英晶体片如图 2 所示。 图 1 石英晶体 当石英晶体片沿 X 轴方向受一外力作用时，内部产生极化，在垂直于 X 轴的两个平面上产生等量的正负电荷，这种现象称为纵向压电效应。而在垂直于 Y 轴的平面上，

石英晶体在称重传感器中的压电效应分析

沿着 Y 轴的方向施加外力时，在与 X 轴垂直的平面上产生电荷，这种现象称为横向压电效应。在 Y 切割（剪切型切割）石英晶体片中，当在垂直于 Y 轴的平面内，沿 X 轴方向受外力作用时，在受力表面产生电荷，这种现象称为剪切效应。石英晶体的压电效应是由于在外力作用下石英晶体内的硅原子和氧原子的位置产生相对变形，正电荷和负电荷的重心互相移位所至，产生的电荷由覆盖在石英晶体表面的电极板进行收集、传输。力值的计量就是直接利用这三个压电效应，制成单分量或多分量测力与称重传感器。 

石英晶体在称重传感器中的压电效应分析