المبادئ الأساسية لأجهزة استشعار السيراميك الكهرضغطية

أجهزة الاستشعار الخزفية الكهرضغطية هي أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية مصنوعة باستخدام التأثير الكهرضغطي الناتج عن بعض المواد العازلة. يشير ما يسمى بالتأثير الكهرضغطي إلى ظاهرة تعرض بعض العوازل الكهربائية للتشوه (بما في ذلك تشوه الانحناء والتمدد) بسبب استقطاب الشحنات الداخلية عندما تتشوه بواسطة قوى خارجية في اتجاه معين. يمكن تقسيم المواد الكهرضغطية إلى مواد كهرضغطية مفردة كريستالية، ومواد كهرضغطية متعددة البلورات، ومواد كهرضغطية عضوية.

محول الطاقة الخزفي الكهرضغطي الأكثر استخدامًا هو أنواع مختلفة من السيراميك الكهرضغطي الذي ينتمي إلى البلورات المتعددة الكهرضغطية وبلورات الكوارتز في بلورات مفردة كهرضغطية. تشتمل البلورات المفردة الكهرضغطية الأخرى على نيوبات الليثيوم وتنتاليت الليثيوم وجالات الليثيوم وجرمانات البزموت المناسبة لبيئات الإشعاع ذات درجة الحرارة العالية.

مبدأ العمل لل مستشعر السيراميك الكهرضغطي بشكل أساسي على التأثير الكهرضغطي. يعتمد يستخدم المكونات الكهربائية والآلات الأخرى لتحويل الضغط المراد قياسه إلى كهرباء، ثم يقوم بإجراء أدوات القياس الدقيقة مثل العديد من أجهزة إرسال الضغط وأجهزة استشعار الضغط. لا يمكن استخدام أجهزة الاستشعار الخزفية الكهرضغطية في القياس الثابت، لأنه يمكن الحفاظ على الشحنة بعد تعرضها لقوة خارجية عندما تتمتع الدائرة بمقاومة مدخلات لا نهائية.

فِعلي أجهزة الاستشعار الصوتية الانضغاطية إلا في القياسات الديناميكية. لا يمكن استخدام المواد الكهرضغطية الرئيسية هي فوسفات ثنائي الهيدروجين، طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم والكوارتز. تم العثور على التأثير الكهرضغطي على الكوارتز. عندما يتغير الضغط، يتغير المجال الكهربائي بشكل طفيف جدًا، وستحل بعض البلورات الكهرضغطية الأخرى محل الكوارتز. طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم، لديها معامل كهرضغطية كبير وحساسية كهرضغطية، ولكن لا يمكن استخدامها إلا في الداخل حيث تكون الرطوبة ودرجة الحرارة منخفضة نسبيًا.

فوسفات ثنائي الهيدروجين عبارة عن بلورة صناعية، ويمكن استخدامه في بيئة ذات رطوبة عالية ودرجة حرارة عالية، لذلك فإن تطبيقه واسع جدًا. مع تطور التكنولوجيا، تم أيضًا تطبيق التأثير الكهرضغطي على البلورات المتعددة. على سبيل المثال: يتم تضمين السيراميك الكهرضغطي، والسيراميك الكهروضغطي بحمض المغنيسيوم نيوبات، والسيراميك الكهرضغطي من سلسلة نيوبات، والسيراميك الكهرضغطي من تيتانات الباريوم. مستشعر التأثير الكهرضغطي هو نوع التحويل الكهروميكانيكي ومستشعر نوع التوليد الذاتي. مكوناته الحساسة مصنوعة من مواد كهرضغطية. عندما المواد الكهرضغطية محولات الطاقة ذات الأسطوانة الكهرضغطية لقوة خارجية، وسوف تتشكل شحنات على سطحها. تتعرض سوف تمر الشحنات من خلال مضخم الشحن، وتضخيم دائرة القياس، وتحويل المعاوقة. يتم تحويله إلى خرج طاقة يتناسب مع القوة الخارجية المستلمة.