piezoelectric transducer，piezoelectric sensor
定义：将被测量变化转换成材料受机械力作用产生静电电荷或电压变化的传感器。
学科：机械工程_机械测量与控制_机械传感器
相关名词：压电三向力传感器 压电加速度传感器 测力仪 推力测量 动态测试
图片来源：视觉中国
【延伸阅读】
人类用五官及触觉等直接感知周围的世界，但感知的范围有限。传感器是对人类这种能力的延伸，帮助我们看清了更远处、更微观物体的形貌。力的相互作用、物体间的相对运动，是生产生活中常见的现象，力和加速度是描述和表征这种关系的最直接的物理量，力/加速度传感器则是获取这些物理量的工具。如力的大小从毫牛到百吨跨度，发生时间越来越短，压电传感器以其优良的特性满足了测量需求。
压电效应真正被人们重视，源于一战后期。为了准确及时探测到海底潜艇，从而做好防御或反击，寻找适合声呐传感器的声波产生器与接收器成为研究热点。但压电传感器产生的是电荷，容易泄漏损失，曾经有一段时间让人们又欣喜又遗憾。20世纪40年代后期，以阻抗变换和电荷放大、电压放大技术为代表的瓶颈问题逐步解决，压电传感器由于核心器件自身本质具有的特性，越来越被人们青睐，应用越来越广泛。
压电式传感器通常由晶片、电极片、防护壳体、传力结构以及引线接口构成。核心材料——晶片是基于压电效应的单晶或多晶晶体，根据被测量的维数，切割成不同类型的晶片；电极片用来收集外力作用产生的电荷；多片晶片和电极构成晶组，壳体用来容纳和定位晶组、提供内部布线空间，防止外部电磁辐射影响传感器；传力结构用来承受并传递外部施加的作用力/加速度；引线接口用来将单维/多维电荷输出给后续标准接插口。根据被测对象物理量和维度，有单向力传感器、双向力传感器、三向力传感器、单向加速度传感器、双向加速度传感器和三向加速度传感器。压电传感器因其结构紧凑、刚性大、固有频率高、寿命长、稳定性好，特别适合对快速变化力和加速度的测量。压电传感器技术是一门集机械工程、传感器技术、人工智能等多学科为一体的综合技术。
压电传感器应用在机械制造、航空航天、教学科研等诸多领域，其典型应用包括对新材料新刀具的工艺性研究过程中的切削力测量、精密零部件组装力反馈控制、轨姿控火箭发动机推力测量、长期工作设备运维需要的加速度监测、大型构件制造中重载瞬态冲击监测等。
目前，世界各国不断增大对压电传感器的研发投入，我国压电传感器技术实力也持续增强。随着智能制造技术、机器人技术的发展，重大型号工程的需求，国产核心压电传感器产品市场占有率持续增大，在很多核心和关键领域发挥了重要作用。
（延伸阅读作者：大连理工大学机械工程学院教授 张军）
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