压电陶瓷传感器利用压电效应实现机械-电信号转换，适用于动态力、振动、超声波等测量，但需注意温度影响和信号调理。包括正压电效应和逆压电效应，能够实现机械能↔电能的相互转换。在需要高灵敏度、宽频响或低成本的场景中，它比石英传感器更具优势。

1、压电效应的基本原理

(1)正压电效应（机械能→电能）

当压电陶瓷受到外力（压力、振动、冲击）时，内部晶格结构发生变形，导致正负电荷中心偏移，在电极表面产生极化电荷（电压信号）。

(2)逆压电效应（电能→机械能）

当在压电陶瓷两端施加电压时，内部电场导致晶格变形，产生机械位移或振动。

应用：超声波换能器、精密定位（如压电马达）。

2、压电陶瓷的极化处理

压电陶瓷（如PZT，锆钛酸铅）本身是多晶体，未经极化时不具有压电性。其压电性能通过高压直流极化获得：

（1）高温极化：在居里温度（如PZT约200°C）附近施加强电场（1~3 kV/mm）。

（2）畴取向排列：电畴（自发极化区域）沿电场方向定向排列，形成宏观压电性。

（3）冷却固化：保持电场直至冷却，使电畴固定排列。

极化方向决定了压电陶瓷的敏感方向（如d₃₃模式：沿极化方向受力）。

3、压电陶瓷传感器的典型结构

常见结构包括：

（1）单层/多层堆叠：提高灵敏度（如压电加速度计）。

（2）悬臂梁结构：用于振动或触觉传感。

（3）圆片/环形结构：用于超声波发射或压力检测。

（4）电极材料：通常为银浆或溅射金属（如Au、Ag）。

4、信号测量方式

由于压电陶瓷输出的是高阻抗电荷信号，需配合测量电路：