压电式传感器常用来测量力、压力、振动的加速度，也可用于声学（包括超声）和声发射等的测量。

（1）压电式力传感器

根据压电效应，压电式传感器可直接将力转换成电荷量，因此，可直接测量力的大小，目前已形成系列的压电式力传感器。压电式力传感器使用频率上限高、动态范围大、体积小，适合测量动态力，尤其是冲击力。典型的压电式力传感器的非线性度为1％，刚性高（2×107～2×109N/m），固有频率高（10～300kHz）。这些传感器通常是用石英晶体片制成的，因为石英具有很高的机械强度，能承受很大的冲击载荷。在测量小的动态力时，为获得足够的灵敏度，也可采用压电陶瓷。

某些类型的力传感器，如石英传感器外加电荷放大器，具有足够大的时间常数，可用于静态力的短时间测量和静态标定。

压电式力传感器对侧向负载敏感，易引起输出误差，因此使用时要注意减小侧向负载。但传感器厂家的技术指标中一般不给出这种横向灵敏度值，通常推荐的横向灵敏度值应小于纵向灵敏度值的7％。

（2）压电式加速度传感器

压电式加速度传感器广泛应用于测量振动，其工作原理图如图3.42所示。基座固定在被测物体上，基座的振动使质量块产生与振动加速度方向相反的惯性力，惯性力作用在压电晶片上，使两片压电晶片的表面产生交变电压输出，而这个输出电压与加速度成正比。通过测量电路处理后，即可得到加速度的大小。

图3.42　压电式加速度传感器

1—壳体；2—弹簧；3—质量块；
4—压电晶片；5—基座

由于压电式运动传感器所固有的基本特征，压电式加速度传感器对恒定的加速度输入不给出相应输出。

（3）阻抗头

阻抗头是压电式力传感器和压电式加速度传感器组合为一体的双重式传感器，主要用于在机械系统动态分析中研究结构的阻抗。

阻抗头的机构图如图3.43所示。在阻抗头的前端是一个力传感器，后面为测量激振点响应的加速度传感器。传感器的质量块常用钨合金制成，壳体用钛材料制成。传感器的激振平台需要刚度大、质量小，故一般常用铍材料制造。由于阻抗研究基本上都涉及力和速度，因此，常采用加速度传感器并通过积分来获得速度。(www.daowen.com)

（4）其他应用

1）电声换能器

根据逆压电效应可知，给压电晶片施加交变电场，压电晶片将产生伸缩显现。利用这个效应可以制成扬声器、耳机、蜂鸣器等。特别是可以制成超声发生器，可将相应频率的电震荡转变成频率高于20 000Hz的超声波，广泛用于探伤、医疗检查、海洋探测、清洗等方面。

2）压电晶体振荡器

压电晶体振荡器是将机械振动变为同频率的电振荡的器件，由夹在两个电极之间的压电晶片构成。应用较多的是石英晶体振荡器，其结构如图3.44所示。石英晶体振荡器的工作原理是利用压电效应和逆压电效应的总效果，两种效应互为因果关系。具体原理如下：在石英晶片上施加电压使之产生形变，而形变又在晶片上产生电荷，通过静电感应则在外电路形成电流，这个电流是由于极化正电荷吸引金属电极上的自由电子和极化负电荷排斥金属电极上的自由电子形成的。如果施加的交变电场，则引起的形变也是交变的，形变所形成的电荷和电流也是交变的，最终由于晶片自身的机械限制而限定在某一幅度上。在此过程中，晶片是在交变电场的作用下作受迫振荡的，晶片的振荡频率就是外加交变电信号的振荡频率。当外加交变电信号的频率等于晶片的固有频率时，就出现共振现象，此时晶片的振荡最强，产生的电荷最多，形成的电流也最大，这种现象被称为晶体的压电谐振荡。

石英晶体振荡器具有制造容易、性能稳定、精度高、体积小等优点，广泛应用于军事通信和精密电子设备、小型电子计算机、微处理机、石英钟表内作为时间或频率的标准。有恒温控制的石英晶体振荡器的频率稳定性可达10－13量级，可作为原子频率标准而用于原子钟内。

图3.43　阻抗头结构原理

1—锥孔；2—壳体；3—振动块；4—压电晶片；5—加速度输出接插孔；
6—激振平台；7—硅橡胶；8—力输出接插孔；9—安装面

图3.44　石英晶体振荡器

1—金属电极；2—石英晶体

此外，逆压电效应可用于精密微位移装置中，施加一定电压使其产生可控的微伸缩。若将两个压电晶片粘在一起，通过施加电压使其中一个伸长，另一个缩短，则可形成薄片弯曲或翘曲，可用于制成录像带头定位器、点式打印机机头、继电器、压电电风扇等。