En piezoelektrisk sensor är en enhet som mäter tryck eller spänning med hjälp av piezoelektricitet, ett fenomen där vissa material kan generera en elektrisk ström när de deformeras. Således kan en piezoelektrisk sensor omvandla kraft som utövas på den genom kompression, stöt, acceleration eller vibration till en elektrisk signal vars styrka är proportionell mot styrkan av kraften. Det finns ett antal naturligt förekommande material som visar denna effekt, framför allt kvarts och turmalin. Piezoelektriska material kan också syntetiseras industriellt. Syntetiska piezoelektriska material kan vara enkristallmaterial som liknar naturliga kristaller men med förbättrade egenskaper, såsom galliumfosfatkristaller; piezokeramiska material såsom blyzirkonattitanat (PZT), som kan tillverkas billigt genom sintring eller upphettning av pulveriserade ingredienser i en ugn; och polymerer såsom polyvinylidenfluorid (PVDF) som kan göras till tunna, flexibla filmer.
Den elektriska signalen som genereras av piezoelektriska sensorer faller snabbt efter att kraften först applicerats. Detta innebär att de är olämpliga för att mäta en statisk kraft; de är dock utmärkta på att mäta krafter av mycket kort varaktighet, såsom stötkrafter. Enkristall- och piezokeramiska sensorer är mycket styva och har en mycket hög egenfrekvens. En sensors naturliga frekvens sätter begränsningar för dess användningsområden, eftersom mätfel uppstår när frekvensen av vibrationen som ska mätas är nära sensorns. En piezoelektrisk sensors höga naturliga frekvens gör att den kan mäta mycket höga frekvenser exakt. Detta innebär att den kan användas för att upptäcka ovanliga vibrationsmönster som kan orsakas av defekter i material och komponenter.
Den höga styvheten hos enkristall- och piezokeramiska sensorer gör att de ofta har liknande fysiska egenskaper som de material, som stål, som verktyg och maskiner är gjorda av. Sensorer kan därför integreras i verktyg och maskiner som en del av deras struktur, så att de kan konstrueras med inbyggda sensorer. Denna typ av piezoelektriska sensorer är också mycket robusta, kan hantera starka stötkrafter och fungera effektivt vid höga temperaturer, och används i många industriella applikationer för att mäta tryck och belastning på material. De kan också användas för att mäta acceleration – när ett föremål accelererar utövar det en kraft i motsatt riktning som kan mätas av en sensor.
Piezoelektriska sensorer har ett brett utbud av andra applikationer. En vanlig tillämpning är i mikrofoner, där kraften som utövas av ljudvågor omvandlas till elektriska signaler och spelas in eller förstärks. Flexibla, lätta piezoelektriska material som PVDF kan användas i pekskärmar och pekplattor, och har även tillämpningar inom vetenskaplig forskning. Till exempel kan små sensorer fästas på små djur och till och med insekter för att övervaka deras aktivitet och beteende.