压电传感器:应用与工作原理

什么是压电换能器

一种压电传感器(也称为压电传感器)是使用压电效果来测量加速度,压力,应变,温度或力的变化来测量电荷的电荷。

一种传感器可以是将一种形式的能量转换为另一个形式的任何东西。压电材料是一种传感器。当我们挤压这种压电材料或涂抹任何力或压力时,换能器将该能量转换为电压。这个电压是应用于它的力或压力的函数。

由压电换能器产生的电压可以通过电压容易地测量测量仪器。由于该电压将是施加的力或压力的函数,因此我们可以推断力/压力是通过电压读数的函数。以这种方式,可以通过使用压电换能器直接测量类似机械应力或力的物理量。

什么是压电换能器

压电执行器

压电致动器以压电传感器的相反方式行用。它是电效应将导致材料变形的是伸展或弯曲。

这意味着在压电传感器中,当力施加力以伸展或弯曲时,电位在一个上生成,在相反压电执行器,施加电势它是变形的,即拉伸或弯曲。

压电执行器

压电传感器由石英晶体组成,该石英晶体由布置在晶体结构中的硅和氧气制成(SiO2)。通常,所有晶体的单元电池(基本重复单元)是对称的,但在压电石英晶体中,它不是。压电晶体是电中性的。

它们内部的原子可能不对称地布置,但它们的电荷是平衡的装置,正电荷抵消负电荷。当机械应力沿一定的平面施加到它时,石英晶体具有产生电极性的独特性质。基本上,有两种类型的压力。一个是压缩应力,另一个是拉伸应力。

压电石英

当没有受到无标准的石英时,没有收费诱导它。在压缩应力的情况下,在一侧诱导正电荷,并且在相对侧诱导负电荷。由于压缩应力,晶体尺寸变薄并更长。在拉伸应力的情况下,与压缩应力的比较相反,诱导电荷,并且石英晶晶体变短,更倾向。

压电换能器基于压电效应的原理。压电单词源自希腊词压电,这意味着挤压或压力。压电效应指出,当在石英晶体上施加机械应力或力时,在石英晶体表面上产生电荷。Pierre和Jacques Curie发现了压电效果。产生的电荷率将与施加到其上的机械应力的变化率成比例。压力更高将是电压。

One of the unique characteristics of the piezoelectric effect is that it is reversible means when voltage is applied to them, they tend to change dimension along with certain plane i.e quartz crystal structure is placed into an electric field, it will deform quartz crystal by an amount proportional to the strength of the electric field. If the same structure is placed into an electric field with the direction of field reversed, the deformation will be the opposite.

压电效应

由于应用的电场,石英晶晶体变长

压电传感器

由于在反向方向上施加的电场,石英晶体变短。
它是一种自发电传感器。它不需要电压源进行操作。由压电换能器产生的电压线性地变化,以施加应力或力。

压电换能器具有高灵敏度。因此,它充当传感器并在加速度计中使用,因为其优异的响应频率。压电效应用于许多涉及声音,电子频率的生产和检测的应用。它充当香烟打火机的点火源,并用于声纳,麦克风,力,压力和位移测量

压电材料的应用

使用压电材料,压电传感器可用于各种应用,包括:

  1. 在麦克风中,声压被转换为电信号,并且该信号最终被放大以产生更响亮的声音。
  2. 使用压电材料也完成汽车座椅带锁定响应于快速减速。
  3. 它也用于医疗诊断。
  4. 它用于厨房中使用的电动打火机。在压电传感器上制造的压力会产生电信号,最终导致闪光灯撞到。
  5. 它们用于研究高速冲击波和爆炸波。
  6. 二手不孕症治疗。
  7. 用于喷墨打印机
  8. 它也用于餐馆或机场,当一个人靠近门和门自动打开时。在这方面,所用的概念是当一个人接近门压力时,在门压上施加人的重量,因为它产生了电效应并且门自动打开。

压电材料的实例

材料是:

  1. 钛酸钡。
  2. 铅锆钛酸盐(PZT)。
  3. 罗谢尔盐。

压电超声换能器

它产生远远高于人类耳朵听到的频率。它在经过任何电压时迅速扩展和收缩。它通常用于真空吸尘器。

Piezo蜂鸣器

蜂鸣器是产生声音的任何东西。它们由振荡电子电路驱动。压电元件可以由振荡电子电路或另一个音频信号源驱动,与压电音频放大器驱动。Blick,Ring或蜂鸣声是通常起诉的声音,表示已按下按钮。

压电蜂鸣器(或压电蜂鸣器)取决于声腔共振(或亥姆霍兹共振)以产生可听蜂鸣声。

压电传感器优势

压电换能器的优点是:

  1. 不需要外力
  2. 易于处理和使用,因为它具有小尺寸
  3. 高频响应意味着参数变化非常迅速

压电换能器缺点

压电换能器的缺点是:

  1. 它不适合在静态条件下测量
  2. 它受到温度的影响
  3. 输出低,因此有些外部电路附加到它
  4. 非常难以将所需的形状赋予这种材料,也是所需的强度
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