1. 原理：压电效应

压电式压力传感器的基于压电效应（Piezoelectric Effect），即某些特定材料（如石英、锆钛酸铅PZT、聚偏氟乙烯PVDF等）在机械应力作用下发生形变时，内部晶格结构产生电荷分离，从而在材料表面生成与外力成正比的电荷信号。这一效应具有动态响应特性，因此压电传感器更擅长测量快速变化的压力，而非静态压力。

2. 关键结构与组成

压电元件：通常由单晶（如石英）或多晶陶瓷（如PZT）制成，负责将压力转换为电荷。石英稳定性高但灵敏度低，PZT灵敏度高但需防潮。

电极层：在压电材料两侧镀金属电极（如银、镍），用于收集电荷。

信号调理电路：因压电元件输出阻抗，需配套电荷放大器或电压放大器将微弱电荷转换为可测电压信号。

机械结构：包括刚性壳体、压力膜片（传递外力）及预紧组件（确保压电元件始终受预压应力，避免拉应力损坏）。

3. 技术特点

高频响应：固有频率可达kHz以上，适用于爆炸冲击、发动机燃烧等瞬态压力测量。

自供电性：无需外部电源即可产生信号，但静态测量时电荷易泄漏，需配合低漏电电路。

环境敏感性：温度变化可能引发热释电效应（如PZT），需温度补偿设计；潮湿环境需密封防极化失效。

4. 典型应用场景

航空航天：喷气发动机燃烧室压力监测、飞行器气动载荷测试。

工业自动化：注塑机熔体压力监控、液压系统脉冲检测。

科研领域：爆轰波压力测量、声学换能器设计。

医疗设备：超声波探头中的压电阵列（反向利用逆压电效应）。

5. 局限性

静态测量受限：电荷易通过外部电路泄漏，长时间静态校准困难。

温度干扰：压电常数随温度变化，高温环境（如>300℃）需选用特殊材料（如铌酸锂）。

成本与复杂度：高灵敏度型号需精密信号处理，整体成本高于应变式传感器。

6. 前沿发展

复合材料优化：纳米压电纤维（如ZnO纳米线）提升灵敏度和柔性。

MEMS集成：微型化压电传感器芯片，用于可穿戴设备或微流体控制。

自供能传感：利用环境振动能量收集，实现无源无线监测。