Osnovni principi piezoelektričnih keramičkih senzora

Piezoelektrični keramički senzori su ultrazvučni senzori izrađeni korištenjem piezoelektričnog učinka koji proizvode određeni dielektrici. Takozvani piezoelektrični učinak odnosi se na pojavu da određeni dielektrici prolaze kroz deformaciju (uključujući deformaciju savijanja i istezanja) zbog polarizacije unutarnjih naboja kada se deformiraju vanjskim silama u određenom smjeru. Piezoelektrični materijali mogu se podijeliti na piezoelektrične monokristale, piezoelektrične polikristalne i organske piezoelektrične materijale.

Najčešće korišteni piezoelektrični keramički pretvarači su razne vrste piezoelektričnih keramika koje pripadaju piezoelektričnim polikristalima i kvarcnim kristalima u piezoelektričnim monokristalima. Ostali piezoelektrični monokristali uključuju litij niobat, litij tantalat, litij galat i bizmut germanat koji su pogodni za okruženja zračenja visoke temperature.

Princip rada piezoelektrični keramički senzor uglavnom se temelji na piezoelektričnom učinku. Koristi električne komponente i druge strojeve za pretvaranje tlaka koji se mjeri u električnu energiju, a zatim izvodi mjerenje preciznim instrumentima kao što su mnogi transmiteri tlaka i senzori tlaka. Piezoelektrični keramički senzori ne mogu se koristiti u statičkom mjerenju, jer se naboj nakon izlaganja vanjskoj sili može sačuvati kada krug ima beskonačni ulazni otpor.

Stvarno piezo akustični senzori mogu se koristiti samo u dinamičkim mjerenjima. Njegovi glavni piezoelektrični materijali su dihidrogen fosfat, natrijev kalijev tartarat i kvarc. Piezoelektrični učinak nalazi se na kvarcu. Kada se napon promijeni, električno polje se vrlo malo promijeni, a neki drugi piezoelektrični kristali zamijenit će kvarc. Kalijev natrijev tartarat, ima veliki piezoelektrični koeficijent i piezoelektričnu osjetljivost, ali se može koristiti samo u zatvorenim prostorima gdje su vlažnost i temperatura relativno niske.

Dihidrogenfosfat je umjetni kristal, može se koristiti u okruženju visoke vlažnosti i visoke temperature, tako da je njegova primjena vrlo široka. S razvojem tehnologije piezoelektrični efekt je primijenjen i na polikristale. Na primjer: piezoelektrična keramika, piezoelektrična keramika s niobatnom magnezijevom kiselinom, piezoelektrična keramika serije niobata i piezoelektrična keramika s barijevim titanatom su sve uključene. Senzor s piezoelektričnim učinkom je tip elektromehaničke konverzije i senzor tipa samogeneracije. Njegove osjetljive komponente izrađene su od piezoelektričnih materijala. Kada piezoelektrični materijali Ako su piezoelektrični cilindrični pretvarači podvrgnuti vanjskoj sili, na površini će se formirati naboji. Naboji će proći kroz pojačalo naboja, pojačanje mjernog kruga i pretvorbu impedancije. Pretvara se u izlaznu snagu proporcionalnu primljenoj vanjskoj sili.