Tillämpningar av piezoelektriska ultraljudssensorer

1. Piezoelektrisk kraftsensor

Piezoelektrisk kraftsensor är en industriell ultraljudssensor som använder piezoelektriska element för att direkt realisera kraft-till-el-omvandling. I spännings- och kompressionsapplikationer används vanligtvis två eller flera piezokvartskristaller som piezoelektriska element. Dess styvhet, breda mätområde, höga linjäritet och stabilitet samt goda dynamiska egenskaper. När en laddningsförstärkare med stor tidskonstant används kan kvasi-statisk kraft mätas. Enligt kraftmätningsstatusen finns det enkelriktade, dubbelriktade och treriktade sensorer, och de har i princip samma struktur.

2. Piezoelektrisk accelerationssensor

Piezoelement är vanligtvis sammansatt av två piezoelektriska ark. Piezoplatta av silverskikt på de två ytorna av det piezoelektriska arket, och svetsa utgångsledningen på silverskiktet, eller klämma fast en bit metall mellan de två piezoelektriska plåtarna, ledningen svetsas till metallplåten, och den andra ledningen på utgångsänden är direkt ansluten till ultraljudssensorns bas. Placera en massa med en större specifik vikt på den piezoelektriska plåten och använd sedan en hård fjäder, bult eller mutter för att förspänna massan. Hela enheten är installerad i ett metallskal med en tjock bas. För att isolera eventuell påkänning av provbiten från att överföras till det piezoelektriska elementet och undvika falsk signalutmatning, är det i allmänhet nödvändigt att förtjocka basen eller välja ett material med större styvhet. 

För närvarande finns det många material för att göra piezoelektriska ultraljudssensorer, som kan delas in i ultraljudssensordelar kristall, piezoelektriska polykristallina och organiska piezoelektriska material. De mest använda piezoelektriska sensorerna är olika typer av piezoelektrisk keramik som tillhör piezoelektriska polykristaller och kvartskristaller i piezoelektriska enkristaller. Andra piezoelektriska enkristaller inkluderar litiumniobat, litiumtantalat, litiumgallat och vismutgermanat lämpliga för strålningsmiljöer med hög temperatur.

Dagens storskaliga precisionssystem är mycket måna om kvalitet och storlek, och traditionella storskaliga piezoelektriska sensorer kommer gradvis att förlora sin marknad. Med utvecklingen av nya material och ny bearbetningsteknik ersätter kiselaccelerationssensorer gjorda av olika mikrobearbetningsteknologier såsom lasrar gradvis traditionella kiselaccelerationssensorer på grund av deras ringa storlek, utbytbarhet och tillförlitlighet. För piezoelektrisk ultraljudssensor har funktionen hos den piezoelektriska sensorn brutit igenom den traditionella funktionen. Dess utgång är inte längre en enda analog signal, utan en digital signal som behandlas av en mikrodator. Vissa piezoelektriska sensorer såsom integrerade ultraljudssensor för avståndsmätning har sin egen kontrollfunktion, det vill säga digital sensor, detta är en trend av den bästa utvecklingen.