Уводзіны ў функцыю п'езаэлектрычнага керамічнага пераўтваральніка

П'езаэлектрычныя пераўтваральнікі - гэта ультрагукавыя датчыкі, зробленыя з выкарыстаннем п'езаэлектрычнага эфекту, які ствараецца некаторымі дыэлектрыкамі. Так званы п'езаэлектрычны эфект адносіцца да з'явы, калі некаторыя дыэлектрыкі падвяргаюцца дэфармацыі (уключаючы дэфармацыю выгібу і расцяжэння) з-за палярызацыі ўнутраных зарадаў, яны будуць ствараць зарады на сваёй паверхні, калі яны дэфармуюцца знешнімі сіламі ў пэўным кірунку. П'езаэлектрычныя матэрыялы можна падзяліць на п'езаэлектрычныя монакрышталічныя, п'езаэлектрычныя полікрышталічныя і арганічныя п'езаэлектрычныя матэрыялы. Найбольш часта выкарыстоўваюцца п'езаэлектрычныя пераўтваральнікі розных тыпаў П'езаэлектрычная керамічная трубка, якая належыць да п'езаэлектрычных полікрышталяў і крышталяў кварца ў п'езаэлектрычных монакрышталях. Іншыя п'езаэлектрычныя монакрышталі ўключаюць ніябат літыя, танталат літыя, галлат літыя і германат вісмута, прыдатныя для высокатэмпературных радыяцыйных асяроддзяў.

Увядзенне ў характарыстыкі п'езаэлектрычных керамічных датчыкаў

П'езаэлектрычная кераміка ўключае кераміку з тытанату барыю, якая належыць да двайковай сістэмы, кераміку серыі тытаната цырканата свінцу, кераміку серыі ніябату і кераміку ніябату свінцу, магнію, якая належыць да трайной сістэмы. Перавагі Карыстальніцкія п'езаэлектрычныя паўсферы адрозніваюцца зручнасцю абпальвання, лёгкасцю фарміравання, вільгацятрываласцю і высокай тэмпературай. Недахопам з'яўляецца тое, што ён мае піраэлектрычнасць, якая будзе перашкаджаць вымярэнню механічных велічынь. П'езаэлектрычныя матэрыялы ўключаюць больш за дзесяць відаў палімерных матэрыялаў, такіх як полівінілідэнфтарыд, полівінілфтарыд і нейлон. П'езаэлектрычныя матэрыялы можна вырабляць масава і вырабляць на вялікіх плошчах. Ён мае унікальныя перавагі ў адпаведнасці з акустычным супраціўленнем паветра і з'яўляецца новым тыпам электраакустычнага матэрыялу з вялікім патэнцыялам развіцця. З 1960-х гадоў былі адкрыты крышталі як з паўправадніковымі, так і з п'езаэлектрычнымі ўласцівасцямі, такія як сульфід цынку, аксід цынку і сульфід кальцыя. Выкарыстанне матэрыялу PZT можа быць зроблена для стварэння новага тыпу п'езаэлектрычнага датчыка, які аб'ядноўвае адчувальныя кампаненты і электронныя схемы, што з'яўляецца вельмі перспектыўным.

Прымяненне п'езаэлектрычнага датчыка: п'езаэлектрычны датчык з керамікі мае простую структуру, невялікі памер, малую масу, нізкае энергаспажыванне, працяглы тэрмін службы, асабліва ён мае добрыя дынамічныя характарыстыкі, таму ён падыходзіць для шырокай паласы перыядычнай сілы і высакахуткаснага змены сілы ўдару.

дынамічнае вымярэнне п'езаэлектрычнага керамічнага датчыка

П'езаэлектрычныя датчыкі можна выкарыстоўваць толькі для дынамічных вымярэнняў

Паколькі зарад, які ствараецца знешняй сілай, якая дзейнічае на п'езаэлектрычны элемент, можа захоўвацца толькі без уцечкі, гэта значыць, вымярэнне павінна мець бясконцы ўваходны супраціў, што практычна немагчыма, таму п'езаэлектрычны датчык нельга выкарыстоўваць для статычных вымярэнняў.

Пад дзеяннем пераменнай сілы п'езаэлектрычны элемент можа бесперапынна павялічваць зарад і падаваць пэўны ток у ланцуг вымярэння, таму ён прыдатны толькі для дынамічных вымярэнняў (як правіла, яна павінна быць вышэй за 100 Гц, але вышэй за 50 кГц адчувальнасць зніжаецца).

Вымярэнне п'езаэлектрычнага керамічнага датчыка:

(1) Вымярэнне сілы П'езаэлектрычныя датчыкі ў асноўным выкарыстоўваюць падоўжны і зрух п'езаэлектрычны эфект п'езакерамічныя дыскавыя кварцавыя крышталі, таму што кварцавыя крышталі маюць вялікую калянасць, нізкі гістэрэзіс, высокую адчувальнасць, добрую лінейнасць, шырокую працоўную частату і нізкую піраэлектрычнасць. У дадатак да вымярэння аднанакіраванай сілы, датчык сілы таксама можа выкарыстоўваць некалькі крышталяў з рознымі напрамкамі рэзання для вымярэння рознанакіраванай сілы ў залежнасці ад яе розных п'езаэлектрычных эфектаў, такіх як трохнакіраваная кампанентная сіла прасторавай сілы Fx, Fy, Fz

(2) Вымярэнне ціску: п'езаэлектрычныя датчыкі ціску ў асноўным выкарыстоўваюць пругкія элементы (дыяфрагму, поршань і г.д.), каб сабраць ціск і стаць сілай, якая дзейнічае на крышталь, таму што ўласцівасці матэрыялу PZT, які выкарыстоўваецца ў пругкім элеменце, аказваюць вялікі ўплыў на характарыстыкі датчыка.

(3) Вымярэнне паскарэння: п'езаэлектрычны датчык паскарэння выкарыстоўвае масу, якую трэба прыціснуць да крышталя сілай папярэдняй нагрузкі. Калі дзейнічае вымяральнае паскарэнне, на п'езакрышталь будзе дзейнічаць сіла інэрцыі, якая стварае п'езаэлектрычны эфект. Такім чынам, якасць масы вызначае адчувальнасць датчыка, а таксама ўплывае на высокачашчынны водгук датчыка.