Основні принципи п'єзоелектричних керамічних датчиків

П’єзоелектричні керамічні датчики – це ультразвукові датчики, виготовлені з використанням п’єзоелектричного ефекту, створюваного певними діелектриками. Так званий п’єзоелектричний ефект відноситься до явища, коли деякі діелектрики зазнають деформації (включаючи деформацію вигину та розтягування) через поляризацію внутрішніх зарядів, коли вони деформуються зовнішніми силами в певному напрямку. П'єзоелектричні матеріали можна розділити на п'єзоелектричні монокристалічні, п'єзоелектричні полікристалічні та органічні п'єзоелектричні матеріали.

Найбільш часто використовуваним перетворювачем з п’єзоелектричної кераміки є різні типи п’єзоелектричної кераміки, 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.

Принцип роботи П'єзоелектричний керамічний датчик в основному заснований на п'єзоелектричному ефекті. Він використовує електричні компоненти та інше обладнання для перетворення вимірюваного тиску в електрику, а потім виконує вимірювання за допомогою точних приладів, таких як багато датчиків тиску та датчиків тиску. П’єзоелектричні керамічні датчики не можна використовувати для статичного вимірювання, оскільки заряд після впливу зовнішньої сили може зберігатися, коли ланцюг має нескінченний вхідний опір.

Фактичний п'єзоакустичні датчики можна використовувати тільки в динамічних вимірюваннях. Його основними п'єзоелектричними матеріалами є дигідрофосфат, тартрат натрію калію та кварц. П'єзоелектричний ефект виявляється на кварці. Коли напруга змінюється, електричне поле змінюється дуже мало, і деякі інші п’єзоелектричні кристали замінять кварц. Тартрат натрію калію, він має великий п'єзоелектричний коефіцієнт і п'єзоелектричну чутливість, але його можна використовувати лише в приміщенні, де вологість і температура відносно низькі.

Дигідрофосфат - це штучний кристал, його можна використовувати в середовищі з підвищеною вологістю і високою температурою, тому його застосування дуже широке. З розвитком техніки п'єзоелектричний ефект став застосовуватися і до полікристалів. Наприклад: п’єзоелектрична кераміка, п’єзоелектрична кераміка на основі ніобату магнію, п’єзоелектрична кераміка серії ніобату та п’єзоелектрична кераміка на основі титанату барію. Датчик п'єзоелектричного ефекту є датчиком типу електромеханічного перетворення та датчиком самогенерації. Його чутливі компоненти виготовлені з п'єзоелектричних матеріалів. При п'єзоелектричних матеріалах П'єзоелектричні циліндричні перетворювачі піддаються зовнішній силі, на його поверхні будуть утворюватися заряди. Заряди проходитимуть через підсилювач заряду, підсилення вимірювальної схеми та перетворення імпедансу. Вона перетворюється на вихідну потужність, пропорційну отриманій зовнішній силі.