Introducere în funcția traductorului ceramic piezoelectric

Traductoarele piezoelectrice sunt senzori cu ultrasunete realizati prin utilizarea efectului piezoelectric produs de anumiți dielectrici. Așa-numitul efect piezoelectric se referă la fenomenul conform căruia, atunci când anumiți dielectrici suferă deformare (inclusiv deformare la îndoire și întindere) din cauza polarizării sarcinilor interne, aceștia vor genera sarcini pe suprafața lor atunci când sunt deformați de forțele externe într-o anumită direcție. Materialele piezoelectrice pot fi împărțite în materiale piezoelectrice monocristaline, piezoelectrice policristaline și piezoelectrice organice. Cel mai frecvent utilizat traductor piezoelectric sunt diferite tipuri de tub din ceramică piezoelectrică aparținând policristalelor piezoelectrice și cristalelor de cuarț din monocristale piezoelectrice. Alte monocristale piezoelectrice includ niobat de litiu, tantalat de litiu, galat de litiu și germanat de bismut, potrivite pentru medii cu radiații la temperatură înaltă.

Introducere pentru caracteristicile senzorilor piezoelectrici ceramici

Ceramica piezoelectrică include ceramica de titanat de bariu aparținând sistemului binar, ceramica din seria titanat de zirconat de plumb, ceramica din seria niobat și ceramica de niobat de plumb magneziu aparținând sistemului ternar. Avantajele de Emisferele piezoelectrice personalizate sunt o ardere convenabilă, modelare ușoară, rezistență la umiditate și rezistență la temperaturi ridicate. Dezavantajul este că are piroelectricitate, care va interfera cu măsurarea mărimilor mecanice. Materialele piezoelectrice includ mai mult de zece tipuri de materiale polimerice, cum ar fi fluorură de poliviniliden, fluorură de polivinil și nailon. Materialele piezoelectrice pot fi produse în serie și transformate în suprafețe mai mari. Are avantaje unice în potrivirea rezistenței acustice a aerului și este un nou tip de material electroacustic cu mare potențial de dezvoltare. Începând cu anii 1960, au fost descoperite cristale atât cu proprietăți semiconductoare, cât și cu proprietăți piezoelectrice, cum ar fi sulfura de zinc, oxidul de zinc și sulfura de calciu. Utilizarea materialului PZT poate fi transformată într-un nou tip de senzor piezoelectric care integrează componente sensibile și circuite electronice, ceea ce este foarte promițător.

Aplicarea senzorului piezoelectric: senzorul din ceramică piezoelectrică are structură simplă, dimensiune mică, masă mică, consum redus de energie, durată lungă de viață, în special are caracteristici dinamice bune, deci este potrivit pentru o bandă largă de forță periodică și schimbare la viteză mare a forței de impact.

măsurarea dinamică a senzorului ceramic piezoelectric

Senzorii piezoelectrici pot fi utilizați numai pentru măsurarea dinamică

Deoarece sarcina generată de forța externă care acționează asupra elementului piezoelectric poate fi stocată doar fără scurgeri, adică măsurarea trebuie să aibă o impedanță de intrare infinită, ceea ce este practic imposibil, astfel încât senzorul piezoelectric nu poate fi utilizat pentru măsurarea statică.

Sub acțiunea forței alternative, elementul piezoelectric poate suplimenta în mod continuu sarcina și poate furniza un anumit curent circuitului de măsurare, deci este potrivit doar pentru măsurarea dinamică (în general trebuie să fie mai mare de 100Hz, dar peste 50kHz, sensibilitatea scade).

Măsurarea senzorului ceramic piezoelectric:

(1) Măsurarea forței Senzorii piezoelectrici utilizează în principal efectele piezoelectrice longitudinale și de forfecare ale Cristale de cuarț cu discuri ceramice piezo , deoarece cristalele de cuarț au rigiditate mare, histerezis scăzut, sensibilitate ridicată, liniaritate bună, frecvență largă de operare și piroelectricitate scăzută. Pe lângă măsurarea forței unidirecționale, senzorul de forță poate folosi, de asemenea, cristale multiple cu direcții de tăiere diferite pentru a măsura forța multidirecțională în funcție de diferitele sale efecte piezoelectrice, cum ar fi forța componentei în trei direcții a forței spațiale Fx, Fy, Fz

(2) Măsurarea presiunii: Senzorii de presiune piezoelectrici folosesc în principal elemente elastice (diafragmă, piston, etc.) pentru a colecta presiunea și a deveni o forță care acționează asupra cristalului, deoarece proprietățile materialului PZT utilizat în elementul elastic au o mare influență asupra caracteristicilor senzorului.

(3) Măsurarea accelerației: Senzorul de accelerație piezoelectric folosește masa care trebuie apăsată împotriva cristalului prin forța de preîncărcare. Când acționează accelerația de măsurare, cristalul piezo va fi supus unei forțe de inerție, care produce un efect piezoelectric. Prin urmare, calitatea masei determină sensibilitatea senzorului și afectează, de asemenea, răspunsul de înaltă frecvență al senzorului.