Grunnleggende prinsipper for piezoelektriske keramiske sensorer

Piezoelektriske keramiske sensorer er ultralydsensorer laget ved å bruke den piezoelektriske effekten produsert av visse dielektriske stoffer. Den såkalte piezoelektriske effekten refererer til fenomenet at visse dielektriske stoffer gjennomgår deformasjon (inkludert bøying og strekkdeformasjon) på grunn av polarisering av indre ladninger når de deformeres av ytre krefter i en bestemt retning. Piezoelektriske materialer kan deles inn i piezoelektriske enkeltkrystaller, piezoelektriske polykrystallinske og organiske piezoelektriske materialer.

Den mest brukte piezoelektriske keramiske transduseren er ulike typer piezoelektriske keramikk som tilhører piezoelektriske polykrystaller og kvartskrystaller i piezoelektriske enkeltkrystaller. Andre piezoelektriske enkeltkrystaller inkluderer litiumniobat, litiumtantalat, litiumgallat og vismutgermanat som er egnet for strålingsmiljøer med høy temperatur.

Arbeidsprinsippet til piezoelektrisk keramikksensor er hovedsakelig basert på den piezoelektriske effekten. Den bruker elektriske komponenter og annet maskineri for å konvertere trykket som skal måles til elektrisitet, og utfører deretter målepresisjonsinstrumenter som mange trykktransmittere og trykksensorer. Piezoelektriske keramiske sensorer kan ikke brukes i den statiske målingen, fordi ladningen etter å ha blitt utsatt for ekstern kraft kan bevares når kretsen har uendelig inngangsmotstand.

Faktisk piezoakustiske sensorer kan kun brukes i dynamiske målinger. De viktigste piezoelektriske materialene er dihydrogenfosfat, natriumkaliumtartrat og kvarts. Den piezoelektriske effekten finnes på kvarts. Når spenningen endres, endres det elektriske feltet svært lite, og noen andre piezoelektriske krystaller vil erstatte kvarts. Kaliumnatriumtartrat, den har en stor piezoelektrisk koeffisient og piezoelektrisk følsomhet, men den kan kun brukes innendørs der luftfuktigheten og temperaturen er relativt lav.

Dihydrogenfosfat er en kunstig krystall, den kan brukes i miljøer med høy luftfuktighet og høy temperatur, så bruken er veldig bred. Med utviklingen av teknologien har den piezoelektriske effekten også blitt brukt på polykrystaller. For eksempel: piezoelektrisk keramikk, niobatmagnesiumsyre piezoelektrisk keramikk, niobateseriens piezoelektriske keramikk og bariumtitanat piezoelektrisk keramikk er alle inkludert. Piezoelektrisk effektsensor er en elektromekanisk konverteringstype og selvgenererende sensor. Dens følsomme komponenter er laget av piezoelektriske materialer. Når piezoelektriske materialer piezoelektriske sylindertransdusere blir utsatt for ytre kraft, ladninger vil bli dannet på overflaten. Ladningene vil passere gjennom ladeforsterkeren, forsterkningen av målekretsen og impedanskonverteringen. Den konverteres til en effekt som er proporsjonal med den mottatte eksterne kraften.