Pengenalan kepada fungsi transduser seramik piezoelektrik

Transduser piezoelektrik ialah penderia ultrasonik yang dibuat dengan menggunakan kesan piezoelektrik yang dihasilkan oleh dielektrik tertentu. Kesan piezoelektrik yang dipanggil merujuk kepada fenomena apabila dielektrik tertentu mengalami ubah bentuk (termasuk ubah bentuk lenturan dan regangan) disebabkan oleh polarisasi cas dalaman, ia akan menghasilkan cas pada permukaannya apabila ia diubah bentuk oleh daya luaran dalam arah tertentu. Bahan piezoelektrik boleh dibahagikan kepada kristal tunggal piezoelektrik, polihabluran piezoelektrik dan bahan piezoelektrik organik. Transduser piezoelektrik yang paling biasa digunakan ialah pelbagai jenis tiub seramik piezoelektrik kepunyaan polihablur piezoelektrik dan kristal kuarza dalam hablur tunggal piezoelektrik. Kristal tunggal piezoelektrik lain termasuk litium niobate, litium tantalat, litium gallate, dan bismut bercambah yang sesuai untuk persekitaran sinaran suhu tinggi.

Pengenalan untuk ciri-ciri penderia seramik piezoelektrik

Seramik piezoelektrik termasuk seramik barium titanat kepunyaan sistem binari, seramik siri titanat zirkonat plumbum, seramik siri niobate dan seramik niobate magnesium plumbum kepunyaan sistem ternary. Kelebihan daripada hemisfera piezoelektrik tersuai adalah penembakan yang mudah, mudah dibentuk, rintangan kelembapan dan rintangan suhu tinggi. Kelemahannya ialah ia mempunyai piroelektrik, yang akan mengganggu pengukuran kuantiti mekanikal. Bahan piezoelektrik termasuk lebih daripada sepuluh jenis bahan polimer seperti polivinilidena fluorida, polivinil fluorida dan nilon. Bahan piezoelektrik boleh dihasilkan secara besar-besaran dan dijadikan kawasan yang lebih besar. Ia mempunyai kelebihan unik dalam memadankan rintangan akustik udara dan merupakan jenis bahan elektro-akustik baharu dengan potensi pembangunan yang besar. Sejak tahun 1960-an, kristal dengan kedua-dua sifat semikonduktor dan sifat piezoelektrik, seperti zink sulfida, zink oksida, dan kalsium sulfida, telah ditemui. Penggunaan bahan PZT boleh dijadikan penderia piezoelektrik jenis baharu yang mengintegrasikan komponen sensitif dan litar elektronik, yang sangat menjanjikan.

Aplikasi penderia piezoelektrik: penderia seramik piezoelektrik mempunyai struktur mudah, saiz kecil, jisim kecil, penggunaan kuasa yang rendah, jangka hayat yang panjang, terutamanya ia mempunyai ciri dinamik yang baik, jadi ia sesuai untuk jalur lebar daya berkala dan perubahan kelajuan tinggi daya impak.

pengukuran dinamik penderia seramik piezoelektrik

Penderia piezoelektrik hanya boleh digunakan untuk pengukuran dinamik

Kerana cas yang dijana oleh daya luaran yang bertindak pada elemen piezoelektrik hanya boleh disimpan tanpa kebocoran, iaitu, pengukuran perlu mempunyai impedans input tak terhingga, yang boleh dikatakan mustahil, jadi sensor piezoelektrik tidak boleh digunakan untuk pengukuran statik .

Di bawah tindakan daya berselang-seli, elemen piezoelektrik boleh terus menambah cas dan boleh membekalkan arus tertentu ke litar pengukuran, jadi ia hanya sesuai untuk pengukuran dinamik (secara amnya ia mestilah lebih tinggi daripada 100Hz, tetapi melebihi 50kHz, sensitiviti berkurangan).

Pengukuran penderia seramik Piezoelektrik:

(1) Pengukuran daya Penderia piezoelektrik terutamanya menggunakan kesan piezoelektrik membujur dan ricih bagi kristal kuarza cakera seramik piezo , kerana kristal kuarza mempunyai kekakuan yang besar, histerisis rendah, kepekaan tinggi, lineariti yang baik, frekuensi operasi yang luas, dan piroelektrik yang rendah. Selain mengukur daya satu arah, sensor daya juga boleh menggunakan berbilang kristal dengan arah pemotongan yang berbeza untuk mengukur daya pelbagai arah bergantung pada kesan piezoelektriknya yang berbeza, seperti daya komponen tiga arah daya spatial Fx, Fy, Fz

(2) Pengukuran tekanan: Penderia tekanan piezoelektrik terutamanya menggunakan elemen elastik (diafragma, omboh, dll.) untuk mengumpul tekanan dan menjadi daya yang bertindak ke atas kristal, kerana sifat bahan PZT yang digunakan dalam elemen elastik mempunyai pengaruh yang besar terhadap ciri-ciri sensor.

(3) Pengukuran pecutan: Penderia pecutan piezoelektrik menggunakan jisim untuk ditekan terhadap kristal dengan daya pramuat. Apabila pecutan mengukur bertindak, kristal piezo akan dikenakan daya inersia, yang menghasilkan kesan piezoelektrik. Oleh itu, kualiti jisim menentukan sensitiviti penderia dan juga mempengaruhi tindak balas frekuensi tinggi penderia.