पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर फ़ंक्शन का परिचय

पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर अल्ट्रासोनिक सेंसर होते हैं जो कुछ डाइइलेक्ट्रिक्स द्वारा उत्पादित पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके बनाए जाते हैं। तथाकथित पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव इस घटना को संदर्भित करता है कि जब कुछ ढांकता हुआ आंतरिक आवेशों के ध्रुवीकरण के कारण विरूपण (झुकने और खिंचाव विरूपण सहित) से गुजरते हैं, तो वे एक निश्चित दिशा में बाहरी बलों द्वारा विकृत होने पर अपनी सतह पर आवेश उत्पन्न करेंगे। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल, पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीक्रिस्टलाइन और कार्बनिक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री में विभाजित किया जा सकता है। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर विभिन्न प्रकार के होते हैं पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्यूब पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीक्रिस्टल और पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल में क्वार्ट्ज क्रिस्टल से संबंधित है। अन्य पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल में लिथियम नाइओबेट, लिथियम टैंटलेट, लिथियम गैलेट और बिस्मथ जर्मेनेट शामिल हैं जो उच्च तापमान वाले विकिरण वातावरण के लिए उपयुक्त हैं।

पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर की विशेषताओं का परिचय

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में बाइनरी सिस्टम से संबंधित बेरियम टाइटेनेट सिरेमिक, लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट श्रृंखला सिरेमिक, नाइओबेट श्रृंखला सिरेमिक और टर्नरी सिस्टम से संबंधित लेड मैग्नीशियम नाइओबेट सिरेमिक शामिल हैं। के फायदे कस्टम पीज़ोइलेक्ट्रिक गोलार्ध सुविधाजनक फायरिंग, आसान आकार देने, नमी प्रतिरोध और उच्च तापमान प्रतिरोध हैं। नुकसान यह है कि इसमें पायरोइलेक्ट्रिसिटी है, जो यांत्रिक मात्राओं के मापन में हस्तक्षेप करेगी। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री में दस से अधिक प्रकार की पॉलिमर सामग्री जैसे पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड, पॉलीविनाइल फ्लोराइड और नायलॉन शामिल हैं। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सकता है और बड़े क्षेत्रों में बनाया जा सकता है। हवा के ध्वनिक प्रतिरोध से मेल खाने में इसके अद्वितीय फायदे हैं और यह महान विकास क्षमता वाला एक नए प्रकार का इलेक्ट्रो-ध्वनिक पदार्थ है। 1960 के दशक से, जिंक सल्फाइड, जिंक ऑक्साइड और कैल्शियम सल्फाइड जैसे सेमीकंडक्टर गुणों और पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणों वाले क्रिस्टल की खोज की गई है। पीजेडटी सामग्री का उपयोग संवेदनशील घटकों और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को एकीकृत करके एक नए प्रकार के पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर में किया जा सकता है, जो बहुत आशाजनक है।

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का अनुप्रयोग: पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर में सरल संरचना, छोटे आकार, छोटे द्रव्यमान, कम बिजली की खपत, लंबा जीवन होता है, विशेष रूप से इसमें अच्छी गतिशील विशेषताएं होती हैं, इसलिए यह आवधिक बल के एक विस्तृत बैंड और प्रभाव बल के उच्च गति परिवर्तन के लिए उपयुक्त है।

पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर का गतिशील माप

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग केवल गतिशील माप के लिए किया जा सकता है

क्योंकि पीजोइलेक्ट्रिक तत्व पर कार्य करने वाले बाहरी बल द्वारा उत्पन्न चार्ज को केवल रिसाव के बिना संग्रहीत किया जा सकता है, अर्थात, माप के लिए अनंत इनपुट प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है, जो व्यावहारिक रूप से असंभव है, इसलिए पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग स्थैतिक माप के लिए नहीं किया जा सकता है।

वैकल्पिक बल की कार्रवाई के तहत, पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्व लगातार चार्ज को आपूर्ति कर सकता है और माप सर्किट में एक निश्चित वर्तमान की आपूर्ति कर सकता है, इसलिए यह केवल गतिशील माप के लिए उपयुक्त है (आम तौर पर यह 100 हर्ट्ज से अधिक होना चाहिए, लेकिन 50 किलोहर्ट्ज़ से ऊपर, संवेदनशीलता कम हो जाती है)।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सेंसर का माप:

(1) बल माप पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर मुख्य रूप से अनुदैर्ध्य और कतरनी पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं पीजो सिरेमिक डिस्क क्वार्ट्ज क्रिस्टल, क्योंकि क्वार्ट्ज क्रिस्टल में बड़ी कठोरता, कम हिस्टैरिसीस, उच्च संवेदनशीलता, अच्छी रैखिकता, व्यापक ऑपरेटिंग आवृत्ति और कम पायरोइलेक्ट्रिसिटी होती है। यूनिडायरेक्शनल बल को मापने के अलावा, बल सेंसर अपने अलग-अलग पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभावों के आधार पर बहु-दिशात्मक बल को मापने के लिए अलग-अलग कटिंग दिशाओं के साथ कई क्रिस्टल का भी उपयोग कर सकता है, जैसे कि स्थानिक बल Fx, Fy, Fz के तीन-दिशा घटक बल

(2) दबाव माप: पीजोइलेक्ट्रिक दबाव सेंसर दबाव इकट्ठा करने और क्रिस्टल पर कार्य करने वाला बल बनने के लिए मुख्य रूप से लोचदार तत्वों (डायाफ्राम, पिस्टन, आदि) का उपयोग करते हैं, क्योंकि लोचदार तत्व में प्रयुक्त पीजेडटी सामग्री के गुणों का सेंसर की विशेषताओं पर बहुत प्रभाव पड़ता है।

(3) त्वरण माप: पीजोइलेक्ट्रिक त्वरण सेंसर प्रीलोडिंग बल द्वारा क्रिस्टल के खिलाफ दबाए जाने वाले द्रव्यमान का उपयोग करता है। जब मापने वाला त्वरण कार्य करता है, तो पीजो क्रिस्टल एक जड़त्वीय बल के अधीन होगा, जो पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पैदा करता है। इसलिए, द्रव्यमान की गुणवत्ता सेंसर की संवेदनशीलता को निर्धारित करती है और सेंसर की उच्च-आवृत्ति प्रतिक्रिया को भी प्रभावित करती है।