Introduction à la fonction de transducteur en céramique piézoélectrique

Les transducteurs piézoélectriques sont des capteurs à ultrasons fabriqués en utilisant l'effet piézoélectrique produit par certains diélectriques. Le soi-disant effet piézoélectrique fait référence au phénomène que lorsque certains diélectriques subissent une déformation (y compris la déformation de flexion et d'étirement) en raison de la polarisation des charges internes, elles généreront des charges à leur surface lorsqu'elles sont déformées par des forces externes dans une certaine direction. Les matériaux piézoélectriques peuvent être divisés en monocristaux piézoélectriques, des matériaux piézoélectriques polycristallins et organiques piézoélectriques. Les transducteurs piézoélectriques les plus couramment utilisés sont différents types deTube de céramique piézoélectriqueappartenant à des polycristaux piézoélectriques et à des cristaux de quartz dans des monocristaux piézoélectriques. D'autres monocristaux piézoélectriques comprennent le niobate de lithium, le lithiums adorant, le gallate de lithium et le bismuth germanate adapté aux environnements de rayonnement à haute température.

Introduction pour les caractéristiques des capteurs en céramique piézoélectrique

La céramique piézoélectrique comprend la céramique de titanate de baryum appartenant au système binaire, la céramique de la série de titanate de zirconate de plomb, la céramique de la série niobate et la céramique niobate de magnésium plomb appartenant au système ternaire. Les avantages deHémisphère piézoélectrique personnaliséLes s sont des tirs pratiques, une forme facile, une résistance à l'humidité et une résistance à haute température. L'inconvénient est qu'il a une pyroélectricité, qui interférera avec la mesure des quantités mécaniques. Les matériaux piézoélectriques comprennent plus de dix types de matériaux polymères tels que le fluorure de polyvinylidène, le fluorure de polyvinyle et le nylon. Les matériaux piézoélectriques peuvent être produits en masse et transformés en zones plus grandes. Il présente des avantages uniques dans la correspondance de la résistance acoustique de l'air et est un nouveau type de matériau électro-acoustique avec un grand potentiel de développement. Depuis les années 1960, des cristaux aux propriétés semi-conducteurs et aux propriétés piézoélectriques, telles que le sulfure de zinc, l'oxyde de zinc et le sulfure de calcium, ont été découvertes. L'utilisation du matériau PZT peut être transformée en un nouveau type de capteur piézoélectrique intégrant des composants sensibles et des circuits électroniques, ce qui est très prometteur.

L'application du capteur piézoélectrique: capteur de céramique piézoélectrique a une structure simple, une petite taille, une petite masse, une faible consommation d'énergie, une longue durée de vie, en particulier, il a de bonnes caractéristiques dynamiques, il convient donc à une large bande de force périodique et à un changement de changement à grande vitesse force d'impact.

Mesure dynamique du capteur en céramique piézoélectrique

Les capteurs piézoélectriques ne peuvent être utilisés que pour une mesure dynamique

Étant donné que la charge générée par la force externe agissant sur l'élément piézoélectrique ne peut être stocké que sans fuite, c'est-à-dire que la mesure doit avoir une impédance d'entrée infinie, ce qui est pratiquement impossible, de sorte que le capteur piézoélectrique ne peut pas être utilisé pour la mesure statique.

Sous l'action de la force alternée, l'élément piézoélectrique peut soutenir en continu la charge et peut fournir un certain courant au circuit de mesure, il ne convient donc que pour une mesure dynamique (généralement elle doit être supérieure à 100 Hz, mais au-dessus de 50 kHz, la sensibilité diminue ).

Mesure du capteur en céramique piézoélectrique:

(1) les capteurs piézoélectriques de mesure de la force utilisent principalement les effets piézoélectriques longitudinaux et cisaillés des effets des effets piézoélectriques des cisaillements desdisque en céramique piézoLes cristaux de quartz, car les cristaux de quartz ont une grande rigidité, une faible hystérésis, une sensibilité élevée, une bonne linéarité, une large fréquence de fonctionnement et une faible pyroélectricité. En plus de mesurer la force unidirectionnelle, le capteur de force peut également utiliser plusieurs cristaux avec différentes directions de coupe pour mesurer la force multidirectionnelle en fonction de ses différents effets piézoélectriques, tels que la force composante à trois directions de la force spatiale FX, FY, FZ

(2) Mesure de pression: les capteurs de pression piézoélectrique utilisent principalement des éléments élastiques (diaphragme, piston, etc.) pour collecter la pression et devenir une force agissant sur le cristal, car les propriétés du matériau PZT utilisées dans l'élément élastique ont une grande influence sur les caractéristiques du capteur.

(3) Mesure de l'accélération: le capteur d'accélération piézoélectrique utilise la masse à presser contre le cristal par force de préchargement. Lorsque l'accélération de mesure agit, le cristal piézo-piezo sera soumis à une force inertielle, qui produit un effet piézoélectrique. Par conséquent, la qualité de la masse détermine la sensibilité du capteur et affecte également la réponse à haute fréquence du capteur.