Застосування п'єзоелектричних ультразвукових датчиків

1. П'єзоелектричний датчик сили

П'єзоелектричний датчик сили - це a промисловий ультразвуковий датчик , який використовує п'єзоелектричні елементи для прямого перетворення сили в електрику. При розтягуванні та стисненні як п’єзоелектричні елементи зазвичай використовуються два або більше кристалів п’єзокварцу. Його жорсткість, широкий діапазон вимірювань, висока лінійність і стабільність, а також хороші динамічні характеристики. Коли використовується підсилювач заряду з великою постійною часу, можна виміряти квазістатичну силу. Відповідно до статусу вимірювання сили існують однонаправлені, двонаправлені та тринаправлені датчики, і вони в основному однакові за структурою.

2. П'єзоелектричний датчик прискорення

П'єзоелемент, як правило, складається з двох п'єзоелектричних листів. П’єзопластинка зі срібним шаром на двох поверхнях п’єзоелектричного листа та приваріть вихідний провід до шару срібла або затисніть шматок металу між двома п’єзоелектричними листами, провід приварюється до металевого листа, а інший провід вихідного кінця безпосередньо під’єднується до основи ультразвукового датчика. Помістіть масу з більшою питомою вагою на п’єзоелектричний лист, а потім використовуйте жорстку пружину, болт або гайку, щоб попередньо натягнути масу. Весь вузол встановлений в металеву оболонку з товстою основою. Для того, щоб ізолювати будь-яку деформацію випробного зразка від передачі на п’єзоелектричний елемент і уникнути виведення помилкового сигналу, як правило, необхідно потовщити основу або вибрати матеріал з більшою жорсткістю. 

В даний час існує багато матеріалів для виготовлення п'єзоелектричних ультразвукових датчиків, які можна розділити на деталі ультразвукового датчика кристал, п'єзоелектричні полікристалічні та органічні п'єзоелектричні матеріали. Найбільш часто використовуваними п'єзоелектричними датчиками є різні типи п'єзокераміки, що належать до п'єзоелектричних полікристалів і кристалів кварцу в п'єзоелектричних монокристалах. Інші п’єзоелектричні монокристали включають ніобат літію, танталат літію, галлат літію та германат вісмуту, які підходять для високотемпературного радіаційного середовища.

Сучасні великомасштабні прецизійні системи дуже стурбовані якістю та розміром, і традиційні великомасштабні п’єзоелектричні датчики поступово втратять свій ринок. З розвитком нових матеріалів і нових технологій обробки кремнієві датчики прискорення, виготовлені з використанням різних технологій мікрообробки, таких як лазери, поступово витісняють традиційні кремнієві датчики прискорення завдяки їх малому розміру, взаємозамінності та надійності. Для п’єзоелектричного ультразвукового датчика функція п’єзоелектричного датчика перевершила традиційну функцію. На його виході вже не один аналоговий сигнал, а цифровий сигнал, оброблений мікрокомп’ютером. Деякі п'єзоелектричні датчики, такі як інтегровані ультразвуковий датчик для вимірювання відстані має власну функцію контролю, тобто цифровий датчик, це тенденція найкращого розвитку.