Vad är en piezoelektrisk sensor?

En piezoelektrisk sensor är en anordning som mäter tryck eller stam med piezoelektricitet, ett fenomen där vissa material kan generera en elektrisk ström när deformeras.Således kan en piezoelektrisk sensor konvertera kraft som utövas på den genom kompression, påverkan, acceleration eller vibrationer till en elektrisk signal vars styrka är proportionell mot kraftens styrka.Det finns ett antal naturligt förekommande material som visar denna effekt, särskilt kvarts och turmalin.Piezoelektriska material kan också syntetiseras industriellt.Syntetiska piezoelektriska material kan vara enstaka kristallmaterial som liknar naturliga kristaller men med förbättrade egenskaper, såsom galliumfosfatkristaller;Piezoceramiska material såsom blyzirkonattitanat (PZT), som kan tillverkas billigt genom sintring eller värmepulverade ingredienser i en ugn;och polymerer såsom polyvinylidenfluorid (PVDF) som kan göras till tunna, flexibla filmer.

Den elektriska signalen som genereras av piezoelektriska sensorer faller snabbt efter att kraften först tillämpas.Detta innebär att de är olämpliga för att mäta en statisk kraft;De är emellertid utmärkta när de mäter krafter med mycket kort varaktighet, till exempel slagkrafter.Enkelkristall och piezoceramiska sensorer är mycket styva och har en mycket hög naturlig frekvens.Den naturliga frekvensen för en sensor sätter begränsningarna för dess användning, eftersom mätfel kommer att uppstå när frekvensen för vibrationen som ska mätas är nära sensorns.En piezoelektriska sensorer hög naturlig frekvens gör det möjligt för den att mäta mycket höga frekvenser exakt.Detta innebär att det kan användas för att detektera ovanliga vibrationsmönster som kan orsakas av defekter i material och komponenter.

Den höga styvheten hos enkelkristall och piezoceramiska sensorer innebär att de ofta har liknande fysiska egenskaper som materialen, såsom stål, från frånvilka verktyg och maskiner som görs.Sensorer kan därför integreras i verktyg och maskiner som en del av deras struktur, så att de kan konstrueras med inbyggda sensorer.Denna typ av piezoelektrisk sensor är också mycket robust, att kunna hantera starka effektkrafter och arbeta effektivt vid höga temperaturer och används i många industriella tillämpningar för att mäta tryck och belastning på material.De kan också användas för att mäta acceleration mdash;En vanlig applikation är i mikrofoner, där kraften som utövas av ljudvågor omvandlas till elektriska signaler och registreras eller förstärks.Flexibla, lätta piezoelektriska material som PVDF kan användas på pekskärmar och pekkuddar och har också tillämpningar inom vetenskaplig forskning.Till exempel kan små sensorer fästas på små djur och till och med insekter för att övervaka deras aktivitet och beteende.