Hvad er en piezoelektrisk sensor?

En piezoelektrisk sensor er en anordning, der måler tryk eller belastning ved hjælp af piezoelektricitet, et fænomen, hvor visse materialer kan generere en elektrisk strøm, når de deformeres.Således kan en piezoelektrisk sensor konvertere kraft, der udøves på den ved komprimering, påvirkning, acceleration eller vibration til et elektrisk signal, hvis styrke er proportional med styrken af styrken.Der er en række naturligt forekommende materialer, der demonstrerer denne effekt, især kvarts og tourmalin.Piezoelektriske materialer kan også syntetiseres industrielt.Syntetiske piezoelektriske materialer kan være enkeltkrystallmaterialer svarende til naturlige krystaller, men med forbedrede egenskaber, såsom galliumphosphatkrystaller;Piezoceramiske materialer, såsom blyzirconattitanat (PZT), som kan fremstilles billigt ved sintring eller opvarmning af pulveriserede ingredienser i en ovn;og polymerer, såsom polyvinylidenfluorid (PVDF), der kan gøres til tynde, fleksible film.

Det elektriske signal, der genereres af piezoelektriske sensorer, falder hurtigt efter, at kraften først er påført.Dette betyder, at de er uegnede til at måle en statisk styrke;De er dog fremragende til at måle kræfter i meget kort varighed, såsom påvirkningsstyrker.Enkelt krystal og piezoceramiske sensorer er meget stive og har en meget høj naturlig frekvens.Den naturlige hyppighed af en sensor pålægger begrænsningerne for dens anvendelse, da målefejl vil forekomme, når hyppigheden af vibrationen, der skal måles, er tæt på sensorens.En piezoelektrisk sensorer høj naturlig frekvens giver den imidlertid mulighed for nøjagtigt at måle meget høje frekvenser.Dette betyder, at det kan bruges til at detektere usædvanlige vibrationsmønstre, der kan være forårsaget af defekter i materialer og komponenter.

Den høje stivhed af enkeltkrystall og piezoceramiske sensorer betyder, at de ofte har lignende fysiske egenskaber som materialerne, såsom stål, fraHvilke værktøjer og maskiner er lavet.Sensorer kan derfor indarbejdes i værktøjer og maskiner som en del af deres struktur, så de kan konstrueres med indbyggede sensorer.Denne type piezoelektrisk sensor er også meget robust, at være i stand til at håndtere stærke påvirkningsstyrker og betjene effektivt ved høje temperaturer og bruges i mange industrielle anvendelser til måling af tryk og belastning på materialer.De kan også bruges til at måle acceleration mdash;Når et objekt accelererer, udøver det en kraft i den modsatte retning, der kan måles med en sensor.

piezoelektriske sensorer har en bred vifte af andre applikationer.En almindelig anvendelse er i mikrofoner, hvor den kraft, der udøves af lydbølger, konverteres til elektriske signaler og registreres eller amplificeres.Fleksible, lette piezoelektriske materialer såsom PVDF kan bruges i berøringsskærme og berøringspuder og har også anvendelser i videnskabelig forskning.For eksempel kan små sensorer fastgøres til små dyr og endda insekter for at overvåge deres aktivitet og opførsel.