Effet piézo et capteur acoustique piézoélectrique

Les signaux d'émission acoustiques se propagent dans les milieux solides contiennent des informations caractéristiques des sources d'émission acoustiques. Pour utiliser ces informations pour refléter les caractéristiques matérielles ou le développement de défauts, il est nécessaire de recevoir de tels signaux d'émission acoustiques sur des surfaces solides. Les signaux d'émission acoustiques sont des signaux d'onde aléatoire transitoires avec un déplacement vertical minimum d'environ 10-7,10-14 mètres. La fréquence est distribuée dans l'infrassement à la plage de fréquences ultrasonores (plusieurs Hertz à des dizaines de mégahertz). Cela nécessite que les instruments de détection des émissions acoustiques aient une vitesse de réponse élevée, une sensibilité élevée, un gain élevé, une large plage dynamique, une forte capacité de récupération de blocage et une détection de fréquence deCrystal du disque en céramique piézopeut être sélectionné. Dans le processus réel de détection des émissions acoustiques, les signaux détectés sont souvent des signaux complexes qui ont subi plusieurs réflexions et transformations de forme d'onde. Les signaux d'émission acoustiques sont reçus par des capteurs et convertis en signaux électriques. Les capteurs donnent une courbe de sensibilité aux fréquences en fonction d'une méthode d'étalonnage spécifique. Sur cette base, différents types de capteurs à différentes fréquences et sensibilités peuvent être sélectionnés en fonction de l'objectif et de l'environnement de détection.

Le capteur à ultrasons est réalisé sur la base du principe que les caractéristiques physiques de certaines substances (telles que les semi-conducteurs, la céramique piézotique, les cristaux piézoélectriques, les corps ferromagnétiques et les supraconducteurs) changent avec l'extérieur à mesurer. Il utilise de nombreux effets (y compris les effets physiques, les effets chimiques et les effets biologiques) et les phénomènes physiques, tels que l'utilisation de la résistance au piézo, de la sensibilité à l'humidité, de la sensibilité à la chaleur, de la sensibilité à la lumière, de la sensibilité magnétique et de la sensibilité au gaz des matériaux. Déplacement, champ magnétique, le gaz est mesuré et converti en électricité. La découverte et l'utilisation de nouveaux principes, de nouveaux effets et le développement et l'application de nouveaux matériaux physiques ont conduit au développement de capteurs physiques. Il est donc nécessaire de comprendre les différents effets sur lesquels les capteurs sont basés et de les comprendre, les développer et les appliquer. Dans le processus de détection des émissions acoustiques, l'effet piézoélectrique est généralement utilisé.

L'effet piézoélectrique est réversible, ce qui est un terme général pour les effets piézoélectriques positifs et négatifs. Il est habituel d'appeler l'effet piézoélectrique positif un effet piézoélectrique.

Lorsque certains matériaux diélectriques dePZT MATÉRIAU PIEZOELECTRIQUE Céramiquesont déformés par une force externe dans une certaine direction, des charges positives et négatives de différents signes sont générées sur certaines surfaces du matériau diélectrique. Une fois la force externe supprimée, ils reviennent à un état non chargé. Ce phénomène est appelé effet piézoélectrique positif. La charge générée par une force diélectrique est proportionnelle à l'ampleur de la force externe. Le coefficient de proportionnalité est une constante piézoélectrique, qui est liée à la direction de la déformation mécanique. Il est constant pour une certaine direction d'un certain matériau. La polarité de la charge générée par une force diélectrique dépend de la forme de déformation (compression ou allongement). Les matériaux avec des effets piézoélectriques importants sont appelés matériaux piézoélectriques. Les monocristaux sont couramment utilisés tels que les cristaux de quartz, le linbo3 au lithium niobate, le galium gallate ligao3, le bismuth germanate BI12GEO20 et les polycristaux tels que le titanate de baryum après traitement de polarisation. Céramique piézo-piéante électrique, plomb Zirconate Titanate Series Piezoelectric Ceramics PZT. Les nouveaux matériaux piézoélectriques comprennent des films piézoélectriques polymères (tels que le fluorure de polyvinylidène PVDF) et les semi-conducteurs piézoélectriques (tels que ZnO, CDS). L'effet piézoélectrique des matériaux monocristalliers est dû à la déformation de la structure méridienne interne de ces monocristaux lorsqu'il est soumis à une contrainte externe, ce qui fait détruire l'état macroscopiquement neutre d'origine et entraîne une polarisation. Les films piézoélectriques et les films piézoélectriques en polymère après polarisation (un fort champ électrique est appliqué à une certaine température) est le résultat de la polarisation des domaines électriques et des paires d'électrodes.

Les capteurs piézoélectriques sont fabriqués à l'aide de l'effet piézoélectrique positif convertir l'énergie non électrique telle que la pression, les vibrations, l'accélération, etc. L'énergie électrique est utilisée pour une mesure précise.

Lorsqu'un champ électrique est appliqué dans le sens de la polarisation diélectrique dePZT8 Componnets à anneaux piézocéramiques, certains diélectriques produiront une déformation mécanique ou une contrainte mécanique dans une certaine direction. Lorsque le champ électrique externe est retiré, la déformation ou la contrainte disparaît également. Ce phénomène physique est appelé l'effet piézoélectrique inverse. L'utilisation de l'effet piézoélectrique inverse peut être transformé en générateurs à ultrasons, en haut-parleurs piézoélectriques, oscillateurs de cristal piézo avec une fréquence très stable (comme les horloges et les montres en quartz avec une erreur de jour et de nuit). L'effet piézoélectrique inverse peut être utilisé pour la génération du signal d'émission acoustique. Étant donné que les éléments de conversion piézoélectrique ont deux propriétés importantes d'auto-génération et de réversible, plus sa petite taille, son poids léger, sa structure simple, son fonctionnement fiable, sa fréquence naturelle élevée, sa sensibilité élevée et son rapport signal / bruit élevé, l'application des capteurs piézoélectriques obtiennent développement rapide. Une variété de générateurs de tension tels que les alimentations piézoélectriques, les poêles à gaz et les dispositifs d'auto-ingnition pour les moteurs automobiles développés en utilisant l'effet piézoélectrique positif dans la technologie de test, l'élément de conversion piézoélectrique est un élément de détection de force typique, qui peut mesurer la finale Changeable. Ces quantités physiques qui forment une force, telles que la pression, l'accélération, le choc mécanique et les vibrations, par conséquent, l'application de capteurs piézoélectriques peut être observée dans un large éventail de domaines tels que l'acoustique, la mécanique, la médecine et l'aérospatiale. Ce qui est plus significatif, c'est que selon les résultats des bio-piézoélectriques, il est reconnu que les êtres vivants ont une piézoélectricité, et divers organes de sens humain sont en fait des capteurs bio-piézoélectriques. Si la fracture est traitée en fonction de l'effet piézoélectrique positif, la guérison peut être accélérée; L'effet piézoélectrique inverse peut être utilisé pour alimenter les os pour corriger les os déformés et autres fonctions. Le principal inconvénient des éléments de conversion piézoélectrique est qu'ils n'ont pas de sortie statique, qui nécessitent une impédance de sortie électrique élevée et nécessitent une faible capacité et des câbles à faible bruit. La température de fonctionnement de nombreux matériaux piézoélectriques n'est que d'environ 250 ° C.