1 Überblick über die Sensorik

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200 4.2 Piezoelektrische Kraft- und Drucksensoren 4.2.1 Piezoelektrischer Effekt 201
In Tab. 4.2.1-1 werden piezoelektrische Grundgrößen verschiedener Materialien miteinander
verglichen.
Tab. 4.2.1-1
Übersicht über die Werkstoffeigenschaften wichtiger piezoelektrischer Materialien.
Die Größen k ij beziehen sich auf piezoelektrische Kopplungsfaktoren, sie
charakterisieren den Wirkungsgrad der piezoelektrischen Umwandlung (nach [4.7])
mit den Tensoren ((ε)) der Dielektrizitätskonstanten und ((d)) der piezoelektrischen
Koeffizienten (Einheit Coulomb/Newton). Die einzelnen Komponenten des zuletzt
genannten Tensors können wie die des Tensors der piezoresistiven Koeffizienten (Abschnitt
4.1.3) dadurch bestimmt werden, daß an einen Probekörper spezifische Spannungszustände
angelegt werden, bei denen jeweils nur eine der Komponenten des Spannungsvektors
ungleich Null ist (Bild 4.2.1-6).
Bild 4.2.1-7 gibt eine Zusammenstellung der grundlegenden Daten für die in der Praxis
wichtigsten piezoelektrischen Werkstoffe. Die Tensorbeziehung (1) läßt sich auch über
die Verzerrungen ε ausdrücken
Bild 4.2.1-6 Messung der piezoelektrischen Konstanten (nach [4.34])
a) mechanische Spannungszustände am Probekörper zur Messung der piezoelektrischen
Koeffizienten
b) Bestimmung der Komponenten des Tensors der piezeelektrischen Koeffizienten
über die Spannungszustände in a)
wodurch der Tensor der piezoelektrischen Moduln ((e)) (Dimension Coulomb/m 2 )
definiert wird. Diese Definitionen der piezoelektrischen Koeffizienten und Moduln
werden (wie die der entsprechenden elastischen Konstanten auch) in der Praxis nicht mit
einheitlicher Bedeutung verwendet, im Zweifelsfall ist eine Orientierung an der Einheit
erforderlich.