Классификация пьезоэлектрических датчиков - Пьезоэлектрические датчики

Пьезоэлектрические датчики содержат кристаллы или текстуры, электризующиеся под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и деформирующиеся в электрическом поле (обратный пьезоэффект). Особенностью пьезоэффекта является знакочувствительность, т. е. изменение знака заряда при замене сжатия растяжением и изменение знака деформации при изменении направления поля [36, 54].

Пьезоэлектрическими свойствами обладают многие кристаллические вещества: кварц, турмалин, ниобат лития, сегнетова соль и др., а также искусственно создаваемые и специально

Поляризуемые в электрическом поле поликристаллические материалы (пьезокерамики): титанат бария, титанат свинца, цирконат свинца и др. [57].

Пьезоэлектрические датчики позволяют решать многие задачи: для измерения механических параметров (усилии, давлений, ускорений, массы, угловых скоростей, моментов, деформаций и т. п.), тепловых приборов (термодатчиков, датчиков расхода, вакуума, измерителей электрических параметров, датчиков тепловых потоков), устройств для контроля составов, концентраций газов, влажности, микромасс [38]. По разрешающей способности и точности эти устройства во многих случаях превосходят датчики, выполненные на других физических принципах.

Пьезоэлектрические датчики можно разделить на два класса в зависимости от физических эффектов, лежащих в их основе.

К первому классу относятся датчики, использующие прямой пьезоэффект. Они используются для измерения линейных и вибрационных ускорений, динамических и квазистатических давлений и усилий, параметров звуковых и ультразвуковых полей и др. [52].

Ко второму классу пьезодатчиков относятся так называемые резонансные пьезодатчики [17, 38, 48]. В их основе может лежать обратный пьезоэффект (резонансные пьезодатчики на основе пьезоэлектрических резонаторов), а также обратный и прямой пьезоэффекты (резонансные пьезодатчики на основе пьезоэлектрических трансформаторов). Кроме того, в их основе лежат другие физические эффекты (тензочувствительность, акусточувствительность, термочувствительность и др.), что позволяет использовать их для измерения статических и динамических давлений и усилий, линейных и вибрационных ускорений, концентраций веществ в газах, вязкости, углов наклона и др. [27, 52].

Пьезодатчики можно классифицировать также по следующим признакам.

    1. По применяемому материалу. Датчики из:
      - монокристаллических материалов (кварц, ниобат лития и др.); - поликристаллических материалов (пьезокерамики).
    2. По виду колебаний:
      - по линейному размеру; - радиальные; - изгибные; - крутильные; - сдвиговые; - на поверхностных акустических волнах; - комбинированные.
    3. По виду физических эффектов:
      - термочувствительные; - тензочувствительные; - акусточувствительные; - гирочувствительные; - контактные (использующие контактную жесткость и фактическую площадь контакта) и т. п.; - доменно-диссипативные и др.
    4. По количеству пьезоэлементов:
      - моноэлементные; - биморфные (симметричные, асимметричные); - триморфные и т. д.
    5. По назначению:
      - для измерения динамических давлений и усилий; - для измерения линейных ускорений; - для измерения параметров вибраций; - для измерения статических давлений и усилий; - для измерения параметров удара; - для измерения звукового давления. - для измерения влажности;

Для измерения вязкости;

Для гидроакустики;

Для гироскопов;

Для газоанализаторов;

Для измерения температуры;

Для измерения контактной жесткости;

Для измерения фактической площади контакта;

Для измерения магнитных величин;

Для измерения в оптике;

Для измерения микроперемещений;

Для измерения концентрации пыли;

В ультразвуковой технологии;

В электроакустике;

В устройствах автоматики;

В связи;

В электронной технике и радиотехнике;

В медицине:

    - для ультразвуковых томографов; - для измерения пульса; - для измерения тонов Короткова; - для урологии; - для офтальмологии.

Похожие статьи




Классификация пьезоэлектрических датчиков - Пьезоэлектрические датчики

Предыдущая | Следующая