Piezoelektrični kvarcni kristal
Kvarcni kristal je piezoelektrični materijal koji može generirati napon proporcionalan naponu koji se nanosi na njega. Za nanošenje, prirodni kvarcni kristal mora biti sječen u obliku tanke pločice pravokutnog ili ovalnog oblika ravnomerne debljine. Svaki kristal ima tri seta osa - optičke osi, tri električne osi OX1, OX2 i OX3 sa 120 stepeni, a tri mehaničke osi OY1, OY2 i OY3 takođe na 120 stepeni. Mehaničke ose će biti pod pravim uglom prema električnim osama. Neki od parametara koji odlučuju o prirodi kristala za aplikaciju su
· Kut na kojem se vafla iseče od prirodnog kvarcnog kristala
· Debljina ploče
· Dimenzija ploče
· Način montaže
Piezoelektrični efekat
XY osa piezoelektričnog kristala i njegova tehnika sečenja prikazana je na slici ispod.
XY osi piezoelektričnog kristala
Pravac, koji je pravokutan na najveće lice, je osa sečenja.
Ako se električni napon primeni u pravcu električnog osa (X-osa), mehanički napon se proizvodi u pravcu Y-osa, koja je okomita prema relevantnoj X-osi. Slično tome, ako se mehanički napon doda duž Y-osa, električna naelektrisanja će se proizvoditi na površinama kristala, okomito na X-osu koja je pod pravim uglom prema Y-osi.
Neki od materijala koji nasleđuju piezo-električni efekat su kvarcni kristali, Rochelle so, barij titanat i tako dalje. Glavne prednosti ovih kristala su što imaju visoku mehaničku i termičku sposobnost, sposobnost izdržavanja visokog reda naprezanja, slabe curenja i dobar frekventni odziv i tako dalje.
Piezoelektrični senzor može da radi u jednom od nekoliko režima kao što je prikazano na slici ispod.
Piezoelektrični Kristal
Piezoelektrični pretvarač
Glavni princip piezoelektričnog pretvarača je da sila, kada se nanese na kvarcni kristal, stvara električnu energiju na površini kristala. Takvo proizvedeno punjenje može se nazvati kao piezoelektričnost. Piezo električni potencijal se može definisati kao električna polarizacija proizvedena mehaničkim naporom na određenoj klasi kristala. Stopa proizvedene naknade će biti srazmerna stopi promjene sile koja se primjenjuje kao ulaz. Kako je proizvedeno punjenje veoma malo, potreban je pojačavač punjenja kako bi se proizvelo izlazni napon dovoljno velik da se meri. Takođe je poznato da je uređaj mehanički krut. Na primjer, ako se sili od 15 kiloN daju senzoru, može se odbiti samo na maksimalno 0.002mm. Međutim, izlazni odgovor može biti veći od 100KiloHz. To dokazuje da je uređaj najbolje primenljiv za dinamičko merenje.
Na slici je prikazan konvencionalni piezoelektrični pretvarač sa piezoelektričnim kristalom ubačenim između čvrste osnove i člana sakupljanja sile. Ako se na priključku pritiska primeni sila, ista sila će pasti na sakupljač sile. Stoga će se potencijalna razlika na kristalu stvoriti zbog svoje svojine. Proizvedeni napon će biti proporcionalan veličini primijenjene sile.
Piezoelektrični pretvarač
Piezoelektrični pretvarač može izmeriti pritisak na isti način a sila ili an Ubrzanje se može meriti. Za mjerenje niskog pritiska potrebno je nadoknaditi moguću vibraciju količine. Mjerilo kvarcnog diska za merenje pritiska je okrenuto pritisku kroz membranu a sa druge strane ovog stuba, kompenzirajuća masa praćena kompenzacijom kvarca.
Aplikacije
1. Zbog odličnog frekventnog odziva, obično se koristi kao akcelerometar, gde je izlaz u rasponu od (1-30) mV po težini ubrzanja.
2. Uređaj je obično dizajniran za upotrebu kao pre-tenzionalni vijak tako da se mogu napraviti merenja tenzije i pritiska.
3. Može se koristiti za merenje sile, pritiska i pomeranja u smislu napona.
Prednosti
1. Veoma visoki frekventni odziv.
2. Self generirajući, tako da nema potrebe spoljnog izvora.
3. Jednostavan za upotrebu jer imaju male dimenzije i veliki mjerni opseg.
4. Barij titanat i kvarc se mogu napraviti u bilo kojem željenom obliku i obliku. Takođe ima veliku dielektričnu konstantu. Kristalna osa se može odabrati usmeravanjem pravca orijentacije.
LTRASONIC pretvarač može prilagoditi vašim aplikacijama, odgovarajući odgovarajućoj vrsti i pružiti vam profesionalno rješenje.
