पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर के बुनियादी सिद्धांत

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर अल्ट्रासोनिक सेंसर हैं जो कुछ डाइइलेक्ट्रिक्स द्वारा उत्पादित पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके बनाए जाते हैं। तथाकथित पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव इस घटना को संदर्भित करता है कि कुछ डाइलेक्ट्रिक्स आंतरिक आवेशों के ध्रुवीकरण के कारण विरूपण (झुकने और खींचने वाले विरूपण सहित) से गुजरते हैं जब वे एक निश्चित दिशा में बाहरी बलों द्वारा विकृत होते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल, पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीक्रिस्टलाइन और कार्बनिक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री में विभाजित किया जा सकता है।

सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीक्रिस्टल और पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल में क्वार्ट्ज क्रिस्टल से संबंधित विभिन्न प्रकार के पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक हैं। अन्य पीज़ोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल में लिथियम नाइओबेट, लिथियम टैंटलेट, लिथियम गैलेट और बिस्मथ जर्मेनेट शामिल हैं जो उच्च तापमान विकिरण वातावरण के लिए उपयुक्त हैं।

का कार्य सिद्धांत पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर मुख्य रूप से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित है। यह मापे जाने वाले दबाव को बिजली में परिवर्तित करने के लिए विद्युत घटकों और अन्य मशीनरी का उपयोग करता है, और फिर कई दबाव ट्रांसमीटर और दबाव सेंसर जैसे सटीक उपकरणों को मापता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर का उपयोग स्थैतिक माप में नहीं किया जा सकता है, क्योंकि सर्किट में अनंत इनपुट प्रतिरोध होने पर बाहरी बल के अधीन होने के बाद चार्ज को संरक्षित किया जा सकता है।

वास्तविक पीज़ो ध्वनिक सेंसर का उपयोग केवल गतिशील माप में किया जा सकता है। इसकी मुख्य पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट, सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट और क्वार्ट्ज हैं। क्वार्ट्ज पर पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव पाया जाता है। जब तनाव बदलता है, तो विद्युत क्षेत्र बहुत कम बदलता है, और कुछ अन्य पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल क्वार्ट्ज की जगह ले लेंगे। पोटेशियम सोडियम टार्ट्रेट, इसमें एक बड़ा पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और पीजोइलेक्ट्रिक संवेदनशीलता है, लेकिन इसका उपयोग केवल घर के अंदर किया जा सकता है जहां आर्द्रता और तापमान अपेक्षाकृत कम है।

डायहाइड्रोजन फॉस्फेट एक कृत्रिम क्रिस्टल है, इसका उपयोग उच्च आर्द्रता और उच्च तापमान वाले वातावरण में किया जा सकता है, इसलिए इसका अनुप्रयोग बहुत व्यापक है। प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव को पॉलीक्रिस्टल पर भी लागू किया गया है। उदाहरण के लिए: पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक, नाइओबेट मैग्नीशियम एसिड पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक, नाइओबेट श्रृंखला पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और बेरियम टाइटेनेट पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सभी शामिल हैं। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव सेंसर इलेक्ट्रोमैकेनिकल रूपांतरण प्रकार और स्व-उत्पादन प्रकार सेंसर है। इसके संवेदनशील घटक पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्रियों से बने होते हैं। जब पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री पीज़ोइलेक्ट्रिक सिलेंडर ट्रांसड्यूसर बाहरी बल के अधीन हैं, इसकी सतह पर चार्ज बनेंगे। चार्ज चार्ज एम्पलीफायर, मापने वाले सर्किट के प्रवर्धन और प्रतिबाधा रूपांतरण से गुजरेंगे। इसे प्राप्त बाहरी बल के अनुपात में बिजली उत्पादन में परिवर्तित किया जाता है।