Pietsosähköisten keraamisten antureiden perusperiaatteet

Pietsosähköiset keraamiset anturit ovat ultraääniantureita, jotka on valmistettu käyttämällä tiettyjen eristeiden tuottamaa pietsosähköistä vaikutusta. Ns. pietsosähköinen vaikutus viittaa ilmiöön, jossa tietyt eristeet joutuvat muodonmuutoksiin (mukaan lukien taivutus- ja venytysmuodonmuutos) sisäisten varausten polarisoitumisen vuoksi, kun ne muuttavat muotoaan ulkoisten voimien vaikutuksesta tiettyyn suuntaan. Pietsosähköiset materiaalit voidaan jakaa pietsosähköisiin yksikiteisiin, pietsosähköisiin monikiteisiin ja orgaanisiin pietsosähköisiin materiaaleihin.

Yleisimmin käytetyt pietsosähköiset keraamiset muuntimet ovat erityyppisiä pietsosähköisiä keraamisia materiaaleja, jotka kuuluvat pietsosähköisiin monikiteisiin ja kvartsikiteisiin pietsosähköisissä yksittäiskiteissä. Muita pietsosähköisiä yksikiteitä ovat litiumniobaatti, litiumtantalaatti, litiumgallaatti ja vismuttigermanaatti, jotka sopivat korkean lämpötilan säteilyympäristöihin.

Toimintaperiaate pietsosähköinen keramiikka-anturi perustuu pääasiassa pietsosähköiseen vaikutukseen. Se käyttää sähkökomponentteja ja muita koneita muuttamaan mitattavan paineen sähköksi ja suorittaa sitten mittaustarkkuusinstrumentteja, kuten monia painelähettimiä ja paineantureita. Pietsosähköisiä keraamisia antureita ei voida käyttää staattisessa mittauksessa, koska varaus voi säilyä ulkoisen voiman alaisena, kun piirissä on ääretön tuloresistanssi.

Todellinen Pietsoakustisia antureita voidaan käyttää vain dynaamisissa mittauksissa. Sen tärkeimmät pietsosähköiset materiaalit ovat divetyfosfaatti, natriumkaliumtartraatti ja kvartsi. Pietsosähköinen vaikutus löytyy kvartsista. Kun jännitys muuttuu, sähkökenttä muuttuu hyvin vähän, ja jotkut muut pietsosähköiset kiteet korvaavat kvartsin. Kaliumnatriumtartraatti, sillä on suuri pietsosähköinen kerroin ja pietsosähköinen herkkyys, mutta sitä voidaan käyttää vain sisätiloissa, joissa kosteus ja lämpötila ovat suhteellisen alhaiset.

Divetyfosfaatti on keinotekoinen kide, sitä voidaan käyttää korkeassa kosteudessa ja korkeassa lämpötilassa, joten sen käyttöalue on erittäin laaja. Tekniikan kehittyessä pietsosähköistä vaikutusta on sovellettu myös monikiteisiin. Esimerkiksi: pietsosähköinen keramiikka, niobaattimagnesiumhappopietsosähköinen keramiikka, niobaattisarjan pietsosähköinen keramiikka ja bariumtitanaattipietsosähköinen keramiikka ovat kaikki mukana. Pietsosähköinen efektianturi on sähkömekaaninen muunnostyyppi ja itsegeneroituva tyyppinen anturi. Sen herkät komponentit on valmistettu pietsosähköisistä materiaaleista. Kun pietsosähköisiä materiaaleja Pietsosähköiset sylinterimuuntimet altistuvat ulkoiselle voimalle, sen pinnalle muodostuu varauksia. Varaukset kulkevat varausvahvistimen, mittauspiirin vahvistuksen ja impedanssimuunnoksen läpi. Se muunnetaan ulostulotehoksi, joka on verrannollinen vastaanotettuun ulkoiseen voimaan.