Qu'est-ce qu'un capteur piézoélectrique?

Un capteur piézoélectrique est un dispositif qui mesure la pression ou la déformation à l'aide de piézoélectricité, un phénomène dans lequel certains matériaux peuvent générer un courant électrique lorsqu'ils sont déformés.Ainsi, un capteur piézoélectrique peut convertir la force exercée sur lui par compression, impact, accélération ou vibration en un signal électrique dont la résistance est proportionnelle à la force de la force.Il existe un certain nombre de matériaux naturels qui démontrent cet effet, notamment le quartz et la tourmaline.Les matériaux piézoélectriques peuvent également être synthétisés industriels.Les matériaux piézoélectriques synthétiques peuvent être des matériaux monocristaux similaires aux cristaux naturels mais avec des propriétés améliorées, telles que les cristaux de phosphate de gallium;Les matériaux piézocéramiques tels que le titanate de zirconate de plomb (PZT), qui peuvent être fabriqués à moindre coût par frittage ou chauffant des ingrédients en poudre dans un four;et des polymères tels que le fluorure de polyvinylidène (PVDF) qui peuvent être transformés en films flexibles minces.

Le signal électrique généré par les capteurs piézoélectriques tombe rapidement après l'application de la force.Cela signifie qu'ils ne conviennent pas à mesurer une force statique;Cependant, ils sont excellents pour mesurer les forces de très brève durée, comme les forces d'impact.Les capteurs monocristaux et piézocéramiques sont très rigides et ont une fréquence naturelle très élevée.La fréquence naturelle d'un capteur impose des limites à ses utilisations, car les erreurs de mesure se produiront lorsque la fréquence des vibrations à mesurer est proche de celle du capteur.Cependant, une fréquence naturelle élevée piézoélectrique lui permet cependant de mesurer avec précision les très hautes fréquences.Cela signifie qu'il peut être utilisé pour détecter des modèles de vibration inhabituels qui pourraient être causés par des défauts dans les matériaux et les composants.

La rigidité élevée des capteurs monocristaux et piézocéramiques signifie qu'ils ont souvent des propriétés physiques similaires aux matériaux, comme l'acier, à partir dequelles outils et machines sont fabriquées.Les capteurs peuvent donc être incorporés dans les outils et les machines dans le cadre de leur structure, afin qu'ils puissent être construits avec des capteurs intégrés.Ce type de capteur piézoélectrique est également très robuste, pouvant gérer de fortes forces d'impact et fonctionner efficacement à des températures élevées, et est utilisée dans de nombreuses applications industrielles pour mesurer la pression et la contrainte sur les matériaux.Ils peuvent également être utilisés pour mesurer l'accélération et Mdash;Lorsqu'un objet accélère, il exerce une force dans la direction opposée qui peut être mesurée par un capteur.

Les capteurs piézoélectriques ont une large gamme d'autres applications.Une application courante se trouve dans les microphones, où la force exercée par les ondes sonores est convertie en signaux électriques et enregistrée ou amplifiée.Des matériaux piézoélectriques flexibles et légers tels que le PVDF peuvent être utilisés dans les écrans tactiles et les pavés tactiles, et ont également des applications dans la recherche scientifique.Par exemple, de minuscules capteurs peuvent être attachés aux petits animaux et même aux insectes pour surveiller leur activité et leur comportement.