Τι είναι ένας πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας;

Ένας πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας είναι μια συσκευή που μετρά την πίεση ή το στέλεχος με τη χρήση πιεζοηλεκτρικού, ένα φαινόμενο στο οποίο ορισμένα υλικά μπορούν να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα όταν παραμορφώνονται.Έτσι, ένας πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας μπορεί να μετατρέψει τη δύναμη που ασκείται σε αυτό με συμπίεση, πρόσκρουση, επιτάχυνση ή δόνηση σε ένα ηλεκτρικό σήμα του οποίου η ισχύς είναι ανάλογη με τη δύναμη της δύναμης.Υπάρχουν πολλά φυσικά υλικά που αποδεικνύουν αυτό το αποτέλεσμα, κυρίως χαλαζία και τουρμαλίνη.Τα πιεζοηλεκτρικά υλικά μπορούν επίσης να συντεθούν βιομηχανικά.Τα συνθετικά πιεζοηλεκτρικά υλικά μπορούν να είναι ενιαία κρυσταλλικά υλικά παρόμοια με τους φυσικούς κρυστάλλους αλλά με ενισχυμένες ιδιότητες, όπως κρύσταλλοι φωσφορικών γαλλικών.Τα πιεζοκερραμικά υλικά όπως το τιτανικό ζιρκωματικό μόλυβδο (PZT), τα οποία μπορούν να κατασκευαστούν φθηνά με πυροσυσσωμάτωση ή συστατικά σε κονιοποιία σε ένα φούρνο.και πολυμερή όπως φθορίδιο πολυβινυλιδενίου (PVDF) που μπορούν να γίνουν σε λεπτές, εύκαμπτες μεμβράνες.

Το ηλεκτρικό σήμα που παράγεται από πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες πέφτει γρήγορα μετά την πρώτη εφαρμογή της δύναμης.Αυτό σημαίνει ότι είναι ακατάλληλοι για τη μέτρηση μιας στατικής δύναμης.Ωστόσο, είναι εξαιρετικές στις δυνάμεις μέτρησης πολύ σύντομης διάρκειας, όπως οι δυνάμεις επιπτώσεων.Οι ενιαίοι κρυστάλλοι και οι πιεζοκεραμικοί αισθητήρες είναι πολύ άκαμπτοι και έχουν πολύ υψηλή φυσική συχνότητα.Η φυσική συχνότητα ενός αισθητήρα επιβάλλει περιορισμούς στις χρήσεις του, καθώς τα σφάλματα μέτρησης θα εμφανιστούν όταν η συχνότητα της δόνησης που πρέπει να μετρηθεί είναι κοντά σε εκείνη του αισθητήρα.Ένας πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας υψηλή φυσική συχνότητα επιτρέπει να μετρήσει με ακρίβεια πολύ υψηλές συχνότητες, ωστόσο.Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ασυνήθιστων μοτίβων κραδασμών που μπορεί να προκληθούν από ελαττώματα στα υλικά και τα εξαρτήματα.

Η υψηλή ακαμψία των μονών κρυστάλλων και των πιεζοκεραμικών αισθητήρων σημαίνει ότι συχνά έχουν παρόμοιες φυσικές ιδιότητες με τα υλικά, όπως ο χάλυβας, απόποια εργαλεία και μηχανήματα γίνονται.Επομένως, οι αισθητήρες μπορούν να ενσωματωθούν σε εργαλεία και μηχανήματα ως μέρος της δομής τους, έτσι ώστε να μπορούν να κατασκευαστούν με ενσωματωμένους αισθητήρες.Αυτός ο τύπος πιεζοηλεκτρικού αισθητήρα είναι επίσης πολύ ισχυρός, είναι σε θέση να χειριστεί ισχυρές δυνάμεις επιπτώσεων και να λειτουργεί αποτελεσματικά σε υψηλές θερμοκρασίες και χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές για τη μέτρηση της πίεσης και της πίεσης στα υλικά.Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της επιτάχυνσης mdash;Όταν ένα αντικείμενο επιταχύνει, ασκεί μια δύναμη προς την αντίθετη κατεύθυνση που μπορεί να μετρηθεί με έναν αισθητήρα. Οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες έχουν ένα ευρύ φάσμα άλλων εφαρμογών.Μία κοινή εφαρμογή βρίσκεται σε μικρόφωνα, όπου η δύναμη που ασκείται από ηχητικά κύματα μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα και καταγράφεται ή ενισχύεται.Τα ευέλικτα, ελαφριά πιεζοηλεκτρικά υλικά, όπως το PVDF, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οθόνες αφής και τα μαξιλαράκια αφής και επίσης να έχουν εφαρμογές στην επιστημονική έρευνα.Για παράδειγμα, οι μικροσκοπικοί αισθητήρες μπορούν να συνδεθούν με μικρά ζώα και ακόμη και έντομα για την παρακολούθηση της δραστηριότητας και της συμπεριφοράς τους.