Basisprincipes van piëzo-elektrische keramische sensoren

Piëzo-elektrische keramische sensoren zijn ultrasone sensoren die zijn gemaakt door gebruik te maken van het piëzo-elektrische effect dat door bepaalde diëlektrica wordt geproduceerd. Het zogenaamde piëzo-elektrische effect verwijst naar het fenomeen dat bepaalde diëlektrica vervorming ondergaan (inclusief vervorming door buigen en strekken) als gevolg van de polarisatie van interne ladingen wanneer ze worden vervormd door externe krachten in een bepaalde richting. Piëzo-elektrische materialen kunnen worden onderverdeeld in piëzo-elektrische monokristallijne, piëzo-elektrische polykristallijne en organische piëzo-elektrische materialen.

De meest gebruikte piëzo-elektrische keramische transducers zijn verschillende soorten piëzo-elektrische keramiek die behoren tot piëzo-elektrische polykristallen en kwartskristallen in piëzo-elektrische enkele kristallen. Andere piëzo-elektrische enkele kristallen zijn onder meer lithiumniobaat, lithiumtantalaat, lithiumgallaat en bismutgermanaat, geschikt voor stralingsomgevingen met hoge temperaturen.

Het werkingsprincipe van de piëzo-elektrische keramische sensor is voornamelijk gebaseerd op het piëzo-elektrische effect. Het maakt gebruik van elektrische componenten en andere machines om de te meten druk om te zetten in elektriciteit, en voert vervolgens meetprecisie-instrumenten uit, zoals veel druktransmitters en druksensoren. Piëzo-elektrische keramische sensoren kunnen niet worden gebruikt bij statische metingen, omdat de lading na blootstelling aan externe krachten behouden kan blijven wanneer het circuit een oneindige ingangsweerstand heeft.

Werkelijk piëzo-akoestische sensoren kunnen alleen worden gebruikt bij dynamische metingen. De belangrijkste piëzo-elektrische materialen zijn diwaterstoffosfaat, natriumkaliumtartraat en kwarts. Het piëzo-elektrische effect is te vinden op kwarts. Wanneer de spanning verandert, verandert het elektrische veld heel weinig, en sommige andere piëzo-elektrische kristallen zullen kwarts vervangen. Kaliumnatriumtartraat, het heeft een grote piëzo-elektrische coëfficiënt en piëzo-elektrische gevoeligheid, maar kan alleen binnenshuis worden gebruikt waar de luchtvochtigheid en temperatuur relatief laag zijn.

Diwaterstoffosfaat is een kunstmatig kristal en kan worden gebruikt in een omgeving met hoge luchtvochtigheid en hoge temperaturen, dus de toepassing ervan is zeer breed. Met de ontwikkeling van de technologie is het piëzo-elektrische effect ook toegepast op polykristallen. Bijvoorbeeld: piëzo-elektrische keramiek, niobaat-magnesiumzuur-piëzo-elektrische keramiek, piëzo-elektrische keramiek uit de niobaat-serie en piëzo-elektrische keramiek uit bariumtitanaat zijn allemaal inbegrepen. De piëzo-elektrische effectsensor is een elektromechanische conversietype en een sensor van het zelfopwekkingstype. De gevoelige componenten zijn gemaakt van piëzo-elektrische materialen. Wanneer de piëzo-elektrische materialen piëzo-elektrische cilindertransducers worden blootgesteld aan externe krachten, er zullen ladingen op het oppervlak worden gevormd. De ladingen passeren de ladingsversterker, de versterking van het meetcircuit en de impedantieconversie. Het wordt omgezet in een vermogen dat evenredig is met de ontvangen externe kracht.