石英晶體在稱重傳感器中的壓電效應分析

石英晶體（Quartz Crystal）是二氧化硅無水化合物，分子式為Si02，是各向異性的材料，通常用直角坐標軸來表征它的方向性。典型的石英晶體外形和直角坐標軸如圖 1 *示。

Z 軸是石英晶體的對稱軸，在垂直于 Z 軸的平面上，通過相對兩棱的直線叫 X 軸，由于石英晶體呈六角棱形，因此有三個 X 軸。與 X 軸和 Z軸都垂直的是 Y 軸。X 軸稱為電軸，Y 軸稱為中性軸（或機械軸）Z 軸稱為光軸。通常*說的 X（或 Y）切割，就是切割出來的石英晶體片的兩個平面都與 X（或 Y）軸相垂直。X 切割的石英晶體片如圖 2 *示。 圖 1 石英晶體 當石英晶體片沿 X 軸方向受*外力作用時，內部產生*化，在垂直于 X 軸的兩個平面上產生等量的正負電荷，這種現象稱為縱向壓電效應。而在垂直于 Y 軸的平面上，

石英晶體在稱重傳感器中的壓電效應分析

沿著 Y 軸的方向施加外力時，在與 X 軸垂直的平面上產生電荷，這種現象稱為橫向壓電效應。在 Y 切割（剪切型切割）石英晶體片中，當在垂直于 Y 軸的平面內，沿 X 軸方向受外力作用時，在受力表面產生電荷，這種現象稱為剪切效應。石英晶體的壓電效應是由于在外力作用下石英晶體內的硅原子和氧原子的位置產生相對變形，正電荷和負電荷的重心互相移位*至，產生的電荷由覆蓋在石英晶體表面的電*板進行收集、傳輸。力值的計量就是直接利用這三個壓電效應，制成單分量或多分量測力與稱重傳感器。 

石英晶體在稱重傳感器中的壓電效應分析