Základní principy piezoelektrických keramických senzorů

Piezoelektrické keramické senzory jsou ultrazvukové senzory vyrobené pomocí piezoelektrického jevu vytvářeného určitými dielektriky. Takzvaný piezoelektrický jev označuje jev, že určitá dielektrika podléhají deformaci (včetně deformace ohybem a natažením) v důsledku polarizace vnitřních nábojů, když jsou deformována vnějšími silami v určitém směru. Piezoelektrické materiály lze rozdělit na piezoelektrické monokrystalické, piezoelektrické polykrystalické a organické piezoelektrické materiály.

Nejčastěji používaným piezoelektrickým keramickým měničem jsou různé typy piezoelektrické keramiky patřící mezi piezoelektrické polykrystaly a křemenné krystaly v piezoelektrických monokrystalech. Další piezoelektrické monokrystaly zahrnují niobát lithný, tantalát lithný, galát lithný a germanát vizmutitý vhodné pro prostředí s vysokou teplotou záření.

Princip práce piezoelektrický keramický senzor je založen především na piezoelektrickém jevu. K přeměně měřeného tlaku na elektřinu využívá elektrické součástky a další strojní zařízení a poté provádí přesné měřicí přístroje, jako je mnoho snímačů tlaku a tlakových senzorů. Piezoelektrické keramické senzory nelze použít ve statickém měření, protože náboj po působení vnější síly může být zachován, když má obvod nekonečný vstupní odpor.

Aktuální piezoakustické snímače lze použít pouze při dynamických měřeních. Jeho hlavní piezoelektrické materiály jsou dihydrogenfosforečnan, tartrát sodno-draselný a křemen. Piezoelektrický efekt se nachází na křemeni. Když se napětí změní, elektrické pole se změní velmi málo a některé jiné piezoelektrické krystaly nahradí křemen. Vinan sodnodraselný, má velký piezoelektrický koeficient a piezoelektrickou citlivost, ale lze jej použít pouze v interiéru, kde je relativně nízká vlhkost a teplota.

Dihydrogenfosfát je umělý krystal, lze jej použít v prostředí s vysokou vlhkostí a vysokou teplotou, takže jeho použití je velmi široké. S rozvojem technologie se piezoelektrický jev uplatnil i u polykrystalů. Například: piezoelektrická keramika, niobátová hořčíková kyselá piezoelektrická keramika, niobátová piezoelektrická keramika a baryum titanátová piezoelektrická keramika jsou zahrnuty. Snímač piezoelektrického efektu je elektromechanický konverzní a samogenerační snímač. Jeho citlivé součásti jsou vyrobeny z piezoelektrických materiálů. Když piezoelektrické materiály piezoelektrické válcové měniče jsou vystaveny vnější síle, na jeho povrchu se vytvoří náboje. Náboje projdou zesilovačem náboje, zesílením měřicího obvodu a převodem impedance. Převádí se na výkon úměrný přijaté vnější síle.