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其中是真空的介電常數(shù)。另一方面，電場與位移之間存在著密切的關(guān)系
(10)
這里是材料的有效介電常數(shù)。因此，極化可以與形式中的電場有關(guān)
(11)
方程（1）和（2）可以用偏振Pi和系數(shù)表示為
(12)
(13)
其中是熱釋電極化系數(shù)。人們注意到，在式（13）中，系數(shù)表示單位應(yīng)力的激發(fā)極化，因此可以將其視為極化系數(shù)。
高阻抗傳感器
沃爾特·凱斯特。。。Chuck Kitchin，《運(yùn)放應(yīng)用手冊》，2005年
高阻抗電荷輸出傳感器
壓電傳感器、水聽器和某些加速度計等高阻抗傳感器需要一個放大器，將電荷轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化為電壓變化。由于這些器件的高直流輸出阻抗，需要合適的緩沖放大器。反向電荷靈敏放大器的基本電路如圖4-59所示。
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圖4-59。電荷放大器基本原理
基本上有兩種類型的電荷傳感器：電容式和電荷發(fā)射式。在電容式傳感器中，電容器（VC）上的電壓保持恒定。電容的變化，ΔC、 負(fù)責(zé)人發(fā)生變化，ΔQ=ΔCVC公司。電荷作為電壓傳輸?shù)竭\(yùn)算放大器輸出端，Δ輸出=–ΔQ/C2=–ΔCVC/C2。
發(fā)射電荷的傳感器產(chǎn)生輸出電荷，ΔQ、 它們的輸出電容保持不變。這種電荷通常會在傳感器輸出端產(chǎn)生等于的開路輸出電壓ΔQ/C。然而，由于運(yùn)放的虛擬地使傳感器兩端的電壓保持恒定（R1通常很小），電荷被轉(zhuǎn)移到電容器C2上，產(chǎn)生輸出電壓Δ輸出=–ΔQ/C2。在實(shí)際應(yīng)用中，這種電荷放大器只響應(yīng)交流輸入。
需要注意的是，這種電荷放大器的交流增益是由電容比而不是電阻決定的。這與傳統(tǒng)的寬帶放大器不同，后者的上截止頻率由f2=1/2給出πR2C2，下乘f1=1/2πR1C1。
在圖4-59電荷放大器中，標(biāo)稱傳感器電容固定，增益由C2設(shè)置。通常，偏置返回電阻器R2將是一個高值(≥1毫克Ω), R1的值要低得多。由此產(chǎn)生的頻率響應(yīng)將是相對狹窄和帶通形狀，增益和頻率由相對值控制，適合SPICE分析。
高級功能材料用聚合物
D。我的天哪。。。R.M.Owens，《聚合物科學(xué)：綜合參考》，2012年
8.05.1.2.3機(jī)械傳感器
共軛聚合物在壓電傳感器中有兩種結(jié)構(gòu)：石英晶體微天平（QCM）傳感器和表面聲波（SAW）傳感器。在這種情況下，聚合物只起到活性層的作用，它調(diào)節(jié)壓電晶體的表面性質(zhì)，提高檢測限（通過吸附更多的分析物分子）和選擇性（通過引入與分析物的特殊相互作用）。
聲表面波傳感器的傳感原理基于King于1959年提出的體聲波。39 Wohltjen和Dessy于1979年報告了有關(guān)將聲表面波器件用作氣體傳感器的最早研究。40聲表面波器件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計如圖5所示。這些設(shè)備包含金屬電極，通常是在石英表面以叉指（IDT）格式由金制成。傳感器的一側(cè)提供參考信號，而另一側(cè)通常涂有對分析物敏感的材料（例如共軛聚合物）。一個輸入的射頻電壓被施加在整個發(fā)射機(jī)上，從而引起壓電基片的變形。當(dāng)一種氣體在聚合物表面被吸收時，它會引起SAW器件諧振頻率的偏移。在輸入和輸出電壓之間記錄相位或頻率偏移，以確定氣體濃度。41–43石英晶體的諧振頻率隨其質(zhì)量負(fù)載而變化；44因此，測量共振頻移可以確定吸收分析物的濃度。45–50這些傳感器的檢測限非常低（<1 ppm），因?yàn)閴弘娋w對質(zhì)量吸收非常敏感。51–53然而，出于同樣的原因，壓電晶體傳感器的選擇性很差。QCM的典型示意圖如圖6所示。它由一個涂有聚合物的石英晶體和一對電極組成。QCM傳感器由于其高質(zhì)量靈敏度和耐用性，被廣泛用于表征薄層、流體和氣體。傳感原理依賴于這樣一個事實(shí)，即由于分析物吸收引起的聚合物質(zhì)量的變化改變了重量，從而改變了QCM的振蕩頻率
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圖5。鋸設(shè)備示意圖。
經(jīng)Chang，S.許可復(fù)制。M。；村松，H。；馬特等人。科學(xué)院。工程，C 2000，12（1–2），111–123.43
QCM的典型示意圖如圖6所示。它由一個涂有聚合物的石英晶體和一對電極組成。QCM傳感器由于其高質(zhì)量靈敏度和耐用性，被廣泛用于表征薄層、流體和氣體。 |
