什么是压电效应？压电传感器如何在实际中应用？

压电效应是指某些晶体物质受到外力或温度变化作用时，产生极化现象并随之出现正比于极化强度大小的电荷分布现象。其中，极化机制有离子位移、屈曲效应和电子云的重分布等多种，压电晶体由于其具有不对称结构，一般偏向于发生机械而非热致极化。压电效应也是固体中最常见、最重要的物理效应之一，广泛应用于传感器、振动器、滤波器等领域。

压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变(包括弯曲和伸缩形变)时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。压电材料可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。其他压电单晶还有适用于高温辐射环境的铌酸锂以及钽酸锂、镓酸锂、锗酸铋等。

压电式传感器的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。压电式传感器的缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。

压电传感器在实际中的应用非常广泛，以下是一些常见的应用：

1. 用于减振降躁：压电智能结构在振动控制中的应用研究开展得最早，研究成果也较丰富，主要集中于大型航天柔性结构的振动控制。压电智能结构的另一个重要应用方向是噪声主动控制。主要用于潜艇、飞行器以及车辆等三维封闭空间内部噪声的控制。
2. 用于结构静变形控制：通过控制压电智能结构的变形可以调整结构的几何形状，维护结构准确的外形和位置，这在空间站及其他空间飞行器及柔性机械的控制中具有重要的应用价值。
3. 用于结构损伤监测：应用压电传感元件进行结构损伤监测主要有两种方式，其一是用压电传感器来精确感知结构力学性质的变化，并通过进一步地计算和分析，对结构的损伤进行预测；另一种则是通过分析结构中传播的振动波来进行损伤预测。
4. 用于加工工艺监测：压电式力、应力、振动及声发射传感器因其具有独特的优点成为现代化自动控制制造业中状态监测的理想选择。
5. 用于车辆行驶称重：压电传感技术与网络技术和视频技术相结合可以实现对车轴数、车速、轴距、行驶中车辆载重量的信息进行收集并加以分析，从而在智能交通系统中发挥重大作用。

压电传感器在许多实际应用中发挥着重要作用，为我们的生活带来了便利。