Принцип дії та застосування п’єзоелектричного ультразвукового датчика

Принцип роботи п’єзоелектричний ультразвуковий датчик в основному заснований на п’єзоелектричному ефекті, який використовує електричні компоненти та інше обладнання для перетворення вимірюваного тиску в електрику, а потім виконує відповідне вимірювання. Точні вимірювальні прилади, такі як багато перетворювачів тиску та датчики тиску. П'єзоелектричні ультразвукові датчики не можна використовувати в статичних вимірюваннях. Причина полягає в тому, що заряд після впливу зовнішньої сили може зберігатися лише тоді, коли схема має нескінченний вхідний опір. Давайте коротко поговоримо про застосування принципу роботи п'єзоелектричних ультразвукових датчиків!

Фактичний Ультразвукові датчики arduino можна використовувати лише для динамічних вимірювань. 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. фосфат - 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.

Ультразвуковий датчик з п'єзоелектричним ефектом, це електромеханічний датчик із автономним живленням. Його чутливі компоненти виготовлені з п’єзоелектричних матеріалів, і коли на п’єзоелектричні матеріали діє зовнішня сила, на їх поверхні утворюються заряди. Заряди проходитимуть через підсилювач заряду, підсилення вимірювальної схеми та перетворення імпедансу. Вона перетворюється на вихідну потужність, пропорційну отриманій зовнішній силі.

Технічні параметри п'єзоелектричних ультразвукових датчиків

Ультразвуковий датчик наближення з п’єзоелектричною постійною — це параметр, який вимірює силу п’єзоелектричного ефекту матеріалу, і він безпосередньо пов’язаний із чутливістю п’єзоелектричного виходу. Постійна пружності і жорсткість п'єзоелектричних матеріалів визначають власну частоту і динамічні характеристики п'єзоелектричних пристроїв. Для п’єзоелектричного елемента певної форми та розміру його власна ємність пов’язана з діелектричною проникністю, а власна ємність впливає на нижню межу частоти п’єзоелектричного ультразвукового датчика.

У п'єзоелектричному ефекті механічний коефіцієнт зв'язку дорівнює квадратному кореню відношення перетвореної вихідної енергії (наприклад, електричної енергії) до вхідної енергії (такої як механічна енергія); це важливий параметр для вимірювання ефективності електромеханічного перетворення енергії п’єзоелектричних матеріалів.

Опір ізоляції п'єзоелектричних матеріалів ультразвуковий датчик наближення зменшить витік заряду, тим самим покращуючи низькочастотні характеристики п'єзоелектричних ультразвукових датчиків. Температура, при якій п'єзоелектричні матеріали починають втрачати свої п'єзоелектричні властивості, називається температурою точки Кюрі.