Principi di base dei sensori ceramici piezoelettrici

I sensori piezoelettrici in ceramica sono sensori a ultrasuoni realizzati sfruttando l'effetto piezoelettrico prodotto da alcuni dielettrici. Il cosiddetto effetto piezoelettrico si riferisce al fenomeno per cui alcuni dielettrici subiscono una deformazione (compresa la deformazione di flessione e allungamento) dovuta alla polarizzazione delle cariche interne quando vengono deformate da forze esterne in una certa direzione. I materiali piezoelettrici possono essere suddivisi in monocristallo piezoelettrico, policristallino piezoelettrico e materiali piezoelettrici organici.

I trasduttori ceramici piezoelettrici più comunemente utilizzati sono vari tipi di ceramiche piezoelettriche appartenenti ai policristalli piezoelettrici e ai cristalli di quarzo nei singoli cristalli piezoelettrici. Altri cristalli singoli piezoelettrici includono niobato di litio, tantalato di litio, gallato di litio e germanato di bismuto adatti per ambienti con radiazioni ad alta temperatura.

Il principio di funzionamento del Il sensore ceramico piezoelettrico si basa principalmente sull'effetto piezoelettrico. Utilizza componenti elettrici e altri macchinari per convertire la pressione da misurare in elettricità, quindi esegue misurazioni con strumenti di precisione come molti trasmettitori di pressione e sensori di pressione. I sensori piezoelettrici in ceramica non possono essere utilizzati nella misurazione statica, poiché la carica dopo essere stata sottoposta a una forza esterna può essere preservata quando il circuito ha una resistenza di ingresso infinita.

Reale I sensori piezoacustici possono essere utilizzati solo nelle misurazioni dinamiche. I suoi principali materiali piezoelettrici sono il diidrogeno fosfato, il tartrato di sodio e potassio e il quarzo. L'effetto piezoelettrico si trova sul quarzo. Quando lo stress cambia, il campo elettrico cambia molto poco e alcuni altri cristalli piezoelettrici sostituiranno il quarzo. Tartrato di sodio e potassio, ha un grande coefficiente piezoelettrico e sensibilità piezoelettrica, ma può essere utilizzato solo in ambienti chiusi dove l'umidità e la temperatura sono relativamente basse.

Il diidrogeno fosfato è un cristallo artificiale, può essere utilizzato in ambienti ad alta umidità e alta temperatura, quindi la sua applicazione è molto ampia. Con lo sviluppo della tecnologia l’effetto piezoelettrico è stato applicato anche ai policristalli. Ad esempio: ceramica piezoelettrica, ceramica piezoelettrica dell'acido di magnesio del niobato, ceramica piezoelettrica della serie niobato e ceramica piezoelettrica del titanato di bario sono tutte incluse. Il sensore ad effetto piezoelettrico è di tipo a conversione elettromeccanica e sensore di tipo autogenerante. I suoi componenti sensibili sono realizzati con materiali piezoelettrici. Quando i materiali piezoelettrici I trasduttori del cilindro piezoelettrico sono soggetti a una forza esterna, sulla sua superficie si formeranno delle cariche. Le cariche passeranno attraverso l'amplificatore di carica, l'amplificazione del circuito di misurazione e la conversione dell'impedenza. Viene convertito in una potenza erogata proporzionale alla forza esterna ricevuta.