Pjezoelektrinis daviklis: paskirtis ir pritaikymas

Šie konverteriai priklauso pogrupiuigeneratorius, jų pagrindu kaupiant mechaninius elektrinius mokesčius. Kaip rezultatas, išskiriami tokie santykiai: Q = d · P. Šiuo atveju d yra pjezomoduliukas, o P - pastangos. Paprastai medžiaga yra kvarcas, turmalinas, atkaitinimo mišinys, baris, švinas. Norėdami sukurti pjezoelektrinį daviklį, būtina naudoti apkrovos grandines: suspaudimą, lenkimą, šlyties, tempimą.

Tiesioginis ir atvirkštinis pjezoelektrinis poveikis

Tiesioginis poveikis apibūdinamas taip: Naudojama kristalinė medžiaga formuoja grotelę dėl tam tikrų užpildytų jonų. Į procesą, skirtingai nei dalelės pakaitomis ir gaminti tarpusavio kompensavimo, todėl elektra neutralumas. Kristaluose yra tokios funkcijos:

• simetrija pagal ašį;
• Atsižvelgiant į ankstesnę formą, atsiranda grotelių su jonais, kurie pakaitomis ir atšaukiami.

Jei procese naudojama medžiaga yra nukreipta į jėgą F_xTada jis yra deformuotas, atstumas tarp teigiamų ir neigiamų mokesčių yra pakeistas, ir elektrifikacijos įvyksta, iš anksto nustatytu kryptimi ašį. Visa tai išreiškiama formulėje q = d₁₁F_x ir yra proporcingas jėgai. Koeficientas yra susijęs su medžiaga ir jos būkle, vadinama pjezoelektriniu moduliu. Indeksai priklauso nuo stiprumo ir krašto, tačiau, jei kryptis pasikeičia, poveikis bus kitoks.

Pjezoelektrinis daviklis su tiesiogineprocesas elektrifiuoja kristalus išorinių jėgų įtakos. Šis poveikis atsiranda dėl elektrinių medžiagų poveikio. Norėdami atlikti matavimo priemones, jums reikės kvarco kristalų. Tai reiškia, kad veikimo pjezokeitiklio principas yra toks: tiesioginis poveikis poveikis yra per mechanika ir su priešinga deformacijos kristalai pasitaiko.

Papildomas pjezoelektrinis poveikis

Kristalas gali būti poliarizuotas, kai jėgos X, Y ašyse dedamos ant plokštės. Jei jėga F_x , tada yra išilginis efektas, o kai F_y - skersai, su F_z mokesčiai nekelia. Kvarcinis kristalas yra trijose koordinačių ašyse. Norėdami naudoti pjezoelektrinius keitiklius, reikia iškirpti plokštę, kuri rodo poveikį. Jis turi tokį aprašymą:

• didelis stiprumas;
• įtampa leidžiama iki 10⁸ N / m²dėl šios priežasties įmanoma atlikti dideles išmatuojamas jėgas;
• standumas ir elastingumas;
• minimali trintis viduje;
• stabilumas nesikeičia;
• didžiausias pagamintos medžiagos kokybės faktorius.

Kvarcinės plokštės naudojamos tikkonverteriai, kurie matuoja spaudimą ir jėgą. Atsižvelgiant į tai, kad medžiagos kietumą sunku tvarkyti, tai sukuria paprastą formą. Modulis yra pastovus nekeistoje temperatūroje. Jei jis padidėja, tada šiuo atveju modulis mažėja. Pjezoelektrinės savybės išnyksta esant 573 laipsnių Celsijaus temperatūrai.

Prietaiso ir matavimo grandinių apibūdinimas

Pjezoelektrinis slėgio keitiklis turi tokią struktūrą:

• membrana, kuri yra apvalkalo apačia;
• išorinis dangtis yra įžemintas, o viduryje - izoliuotas kvarco;
• plokštės turi didelį atsparumą, sujungtos lygiagrečiai;
• Korpuso folija ir vidinė laido šerdis tvirtinamos dangteliu, uždengtu dangteliu.

Dėl šios priežasties išėjimo galia yra minimalisuteikia stiprintuvą su aukštu atsparumu. Tiesą sakant, įtampa priklauso nuo įėjimo grandinės talpos. Konverterio charakteristikos rodo jautrumą ir talpos. Iš esmės, šis mokestis ir paties prietaiso našumas. Jei skaičiuosite iš viso, gausite tokią išėjimo galią: S_q = q / F arba U_xx = d₁₁· F / C_o.

Norėdami pratęsti dažnių diapazoną, jums reikiaIšmatuojami maži kintamieji didėja link nuolatinės laiko grandinės. Toks veiksmas yra lengvai pasiekiamas įtraukiant kondensatorius, esančius lygiagrečiai su įrenginiu. Tiesa ta, kad išėjimo įtampa sumažės. Padidėjęs atsparumas padidins diapazoną be jautrumo. Tačiau dėl jo didinimo reikalingos geresnės izoliacijos savybės ir stiprintuvai su dideliu impedanso įėjimu.

Matavimo grandinių aprašymas

Nustatyti specifiniai ir paviršiaus atsparumaisavo, o pagrindinis kvarco komponentas yra didesnis, todėl pjezoelektrinis keitiklis turi būti sandarinamas. Dėl to kokybė didėja, o paviršius yra apsaugotas nuo drėgmės ir nešvarumų. Jutiklių matavimo grandinės buvo sukurtos kaip didelio pasipriešinimo stiprintuvai, kurie buvo pagrįsti lauko poveikio tranzistoriaus išvesties pakopa ir neveikiančiu stiprintuvu su valdymo įrenginiu. Įtampa eina į įvesties ir išvesties.

Tačiau šiuo pasenusiu pjezoelektriniu keitikliu buvo trūkumų:

• išėjimo įtampos ir jautrumo priklausomybė nuo jutiklio garsumo;
• Nestabilus talpa, kuri priklauso nuo temperatūros sąlygų.

Stiprintuvo įtampą ir jautrumą nustato leistina paklaida, jei įtrauktas stabilias tūris C₁. Formulė: y_s = (ΔC_o + ΔC_k) / (C_o+ C_k + C₁) Po transformacijos mes gauname: S = U_bx/ F. Jei koeficientas padidėja atitinkamai, ir šie kintamieji didėja. Matavimo grandinė yra būdinga:

• pastovi laiko eilutė;
• Atsparumas R yra nustatomas pagal įėjimo padidėjimą, jutiklių, kabelių ir R izoliaciją₃;
• MIS tranzistoriai yra stipresni už lauko įrenginius, tačiau jie turi aukštą triukšmo lygį;
• R₃ stabilizuoja įtampą, jo vertė apskaičiuojama kaip _~ 10¹¹ Ohm

Galite analizuoti paskutinį kintamąjįkad nuolatinė laiko eilutė yra tokia: t ≤ 1c. Šiandien įtaisai gali naudoti pjezoelektrinius jutiklius įkrauti įtampos stiprintuvus.

Privalumai prietaisų savybes

Pjezoelektrinis keitiklis turi šiuos privalumus:

• struktūrinio surinkimo paprastumas;
• bendras matmenys;
• patikimumas;
• mechaninio įtempio transformavimas į elektros krūvį;
• Kintamieji, kuriuos galima greitai išmatuoti.

Kalbant apie tokią medžiagą kaip kvarcas, kuriartėja prie idealios kūno būklės, mechanika gali būti transformuojama į elektros krūvį, kai minimali paklaida nuo -4 iki -6. Tačiau aukšto tikslumo technologijos sukūrimas pagerino sugebėjimą pasiekti tikslumą be nuostolių. Galima daryti išvadą, kad šie pjezoelektriniai keitikliai yra tinkamiausi jėgai, slėgiui ir kitiems matavimo elementams.

Pagreitis PEP turi tokią konstrukciją:

• visos medžiagos pridedamos prie titano pagrindo;
• du vienu metu perjungiami pjezoelektriniai kvarco elementai;
• didelio tankio inercinė masė skirta mažiausiems matmenims;
• signalo pašalinimas iš žalvario folijos;
• tai, savo ruožtu, yra prijungtas prie lituoto kabelio;
• Jutiklis uždarytas, kai pagrindas yra prisuktas;
• Norėdami sustiprinti skaitiklį ant objekto, iškirpkite siūlą.

Nepaisant masės, jutiklis yra gana stabilus ir tankus. Veikia nuo 150 m / s².

Konverterių projektavimo ypatumai

Jei reikia atlikti akcelerometro jutiklį,svarbu tinkamai pritvirtinti pjezoelektrines plokštes prie pagrindo. Šis veiksmas atliekamas litavimo būdu. Kabeliai turi atitikti šiuos reikalavimus:

• izoliacijos varža turi būti didelė;
• Ekranas yra šalia gyvenamojo ploto;
• anti-vibracijos;
• lankstumas.

Tai reiškia, kad stiprintuvo įvestis neturėtų būti padarytakratomas kabelis. Matavimo grandinė sukurta simetriškai, kad nebūtų trukdžių. Jutiklyje jungtis yra asimetriška, gnybtų ir korpuso atsparumas yra sujungtas taip, kad gaunamos išorinės plokštės. Norint pasiekti norimą rezultatą, skaitiklis turi atlikti iš nelygios medžiagos, naudojamos procese. Elementai prispaudžiami prie stiprintuvo per centrines dalis ir per izoliatorius, kurie prisukami prie korpuso.

Vibracijos matavimo prietaisų savybės

Padidinti matavimo jautrumąprietaisas, reikia taikyti pjezoelementus su dideliu moduliu. Ši medžiaga dedama lygiagrečiai iš eilės ir sujungta metalinėmis tarpinėmis ir plokštelėmis. Dėl to gali būti naudojamos medžiagos, kurios dirba lenkimo metu. Tačiau jie yra žemo dažnio ir yra mažesni už suspaudimo mechanika.

Medžiaga gali būti bimorfas, tai paprastai yrasurenkami serijiniu būdu arba lygiagrečiai, visa tai priklauso nuo teigiamai esančių ašių. Paprastai tai dvi plokštės. Jei atsižvelgsite į neutralų sluoksnį, tada už jo vietoj pjezoelemento gali būti naudojama vidutinio storio metalo plokštė.

Jei norite matyti pakankamai lėtai judančius signalus, turite atlikti šiuos veiksmus:

• pjezo daviklis įtraukiamas į savikontrolę;
• krištolas yra rezonansinis dažnis;
• Kai tik bus apkrova, indikatoriai pasikeis.

Šiandien pjezoelektriniai žibintai yra pažangūs instrumentai, kurie gali būti aukšto dažnio ir labai jautrūs.

Alternatyvus energijos šaltinis per keitiklius

Viena garsiausių ir neišsemiama priemoniųelektros energija yra bangų energija. Tokios stotys montuojamos tiesiai į vandens aplinką. Šis reiškinys yra susijęs su saulės spinduliais, kurie šilumos oro masę, dėl kurios kyla bangos. Šio reiškinio velenas turi energijos intensyvumą, kurį lemia vėjo stiprumas, oro frontų plotis, gūsio trukmė.

Vertė gali svyruoti seklame vandenyje arbapasiekti 100 kW vienam metrui. Pjezoelektrinės bangos energijos keitiklis veikia pagal tam tikrą principą. Vandens lygis pakyla per bangą, o procesas išspaudžiamas iš laivo. Tada srautai praeina per grįžtamą turbiną. Įrenginys sukasi tam tikra kryptimi, nepriklausomai nuo bangų judėjimo.

Šis prietaisas turi teigiamą charakteristiką. Iki šiol dizaino tobulinimas nėra numatytas, nes efektyvumą ir veikimo principą patvirtina visi esami būdai. Technologinės pažangos procese gali būti pastatytos plūduriuojančios stotys.

Ultragarsinis pjezoelektrinis daviklis

Šis prietaisas suprojektuotas taip, kad to nereikiaIšplėstiniai nustatymai. Jame yra atminties blokas, kuris suteikia techninį rezultatą. Nuoroda į prietaisą. Tokie įtaisai skiriasi pagal tipą, technines charakteristikas, kurios sudaromos remiantis projektavimo ir projektavimo duomenimis su minimaliomis klaidomis. Atsižvelgiant į dizainą atsižvelgiama į visus reikalavimus.

Visiems tokiems prietaisams yra numatytastandartinis dizainas: defektoskopas, korpusas, elektrodai, pagrindinis elementas, kuris pritvirtintas prie pagrindo, venos, folijos ir kitų medžiagų. Ultragarsinis pjezoelektrinis daviklis yra naudingas modelis. Tai leidžia tiesiogiai priimti duomenis su garso, įdiegto įrenginio pagrindu.

Pjezoelektrinio keitiklio taikymo sritys

Įrenginiai su tiesioginiu efektu naudojamiInstrumentai, kurie matuoja jėgą, slėgį, pagreitį. Jie turi aukštą dažnio ir tvirtumo lygį. Įtaisai su grįžtamuoju ryšiu naudojami ultragarso vibracijose, streso transformacijai į deformaciją, balansavimą. Jei tuo pačiu metu atsižvelgiama į abu veiksnius, ši parinktis tinka pjezorozonatoriams, kurie gana greitai paverčia vienos rūšies energiją į kitą.

Teigiami įtaisai, įtraukti į atvirkščiaikryptimi, veikia automatiniais svyravimais ir naudojami generatoriams. Jos taikymo sritis yra didelė, nes jos turi didelį stabilumą tinkamai sukuriant. Norint pasiekti norimą efektą ir gauti teisingą informaciją, dažnai naudojami keli pjezoretonatoriai.

Konverterių trūkumai

Šiuose įrenginiuose yra daugybė teigiamų pusių. Tačiau jie taip pat turi neigiamas savybes:

• išėjimo varža yra didžiausia;
• Matavimo grandinės ir kabeliai turi būti sukurti remiantis griežtais reikalavimais ir rekomendacijomis.

Pjezoelektrinio keitiklio skaičiavimas iš pradžių gauna lygties formulę rezonansiniam dažniui: F_p = 0,24 · s ·. Plokštės storis: h = F_p · A² / 0,24 · c = 35 · 10³ · 25 · 10^-6/ 0,24 · 2900 = 1,257 · 10^-3m. Energijos charakteristikos apskaičiuojamos taip: W_a = W_ac.uod · S = 40 · 4.53 · 10^-3.