Grundlæggende principper for piezoelektriske keramiske sensorer

Piezoelektriske keramiske sensorer er ultralydssensorer lavet ved at bruge den piezoelektriske effekt produceret af visse dielektriske stoffer. Den såkaldte piezoelektriske effekt refererer til det fænomen, at visse dielektrika undergår deformation (herunder bøjnings- og strækdeformation) på grund af polarisering af indre ladninger, når de deformeres af eksterne kræfter i en bestemt retning. Piezoelektriske materialer kan opdeles i piezoelektriske enkeltkrystal, piezoelektriske polykrystallinske og organiske piezoelektriske materialer.

Den mest almindeligt anvendte piezoelektriske keramiske transducer er forskellige typer piezoelektrisk keramik, der tilhører piezoelektriske polykrystaller og kvartskrystaller i piezoelektriske enkeltkrystaller. Andre piezoelektriske enkeltkrystaller omfatter lithiumniobat, lithiumtantalat, lithiumgallat og vismutgermanat, der er egnet til højtemperaturstrålingsmiljøer.

Arbejdsprincippet for piezoelektrisk keramik sensor er hovedsageligt baseret på den piezoelektriske effekt. Den bruger elektriske komponenter og andre maskiner til at omdanne trykket, der skal måles, til elektricitet, og udfører derefter målepræcisionsinstrumenter såsom mange tryktransmittere og tryksensorer. Piezoelektriske keramiske sensorer kan ikke bruges i den statiske måling, fordi ladningen efter at være blevet udsat for ekstern kraft kan bevares, når kredsløbet har uendelig indgangsmodstand.

Faktisk piezo akustiske sensorer kan kun bruges til dynamiske målinger. Dens vigtigste piezoelektriske materialer er dihydrogenphosphat, natriumkaliumtartrat og kvarts. Den piezoelektriske effekt findes på kvarts. Når spændingen ændres, ændres det elektriske felt meget lidt, og nogle andre piezoelektriske krystaller vil erstatte kvarts. Kaliumnatriumtartrat, det har en stor piezoelektrisk koefficient og piezoelektrisk følsomhed, men det kan kun bruges indendørs, hvor luftfugtigheden og temperaturen er relativt lav.

Dihydrogenphosphat er en kunstig krystal, den kan bruges i omgivelser med høj luftfugtighed og høj temperatur, så dens anvendelse er meget bred. Med udviklingen af ​​teknologi er den piezoelektriske effekt også blevet anvendt på polykrystaller. For eksempel: piezoelektrisk keramik, niobat-magnesiumsyre piezoelektrisk keramik, niobate-seriens piezoelektriske keramik og bariumtitanat piezoelektrisk keramik er alle inkluderet. Piezoelektrisk effektsensor er en elektromekanisk konverteringstype og selvgenererende sensor. Dens følsomme komponenter er lavet af piezoelektriske materialer. Når de piezoelektriske materialer piezoelektriske cylindertransducere udsættes for ekstern kraft, ladninger vil blive dannet på dens overflade. Ladningerne vil passere gennem ladningsforstærkeren, forstærkningen af ​​målekredsløbet og impedanskonverteringen. Den konverteres til en effekt, der er proportional med den modtagne eksterne kraft.