什么是压电换能器？电路图，工作和应用

在我们日常生活中，我们遇到了各种情况，在各种情况下，我们必须测量适用于金属，温度水平，压力水平等的机械压力等物理量......对于所有这些应用，我们需要一种可以以单位测量这些未知量的装置对我们熟悉的校准。一个最适用于我们的这样的装置是传感器。换能器是一种电气设备，可以以比例电量的形式转换为电压或电压的任何类型的物理量电流。从大型各种类型的换能器中，本文旨在解释压电传感器。

什么是压电传感器？

这压电换能器的定义是一个电气传感器可以转换任何形式的物理量进入电信号，可用于测量。一种电换能器，其使用压电材料的性质以将物理量转换成电信号称为a压电传感器。

压电材料表现出物质压电根据该类型的任何类型的机械应力或应变的应用导致与施加的应力成比例的电压的产生。可以使用电压测量该产生的电压测量仪器计算应用于材料的应力或应变的值。

压电材料的类型

一些类型的压电材料类型是：

自然可用的：石英，rochelle盐，黄玉，电气石群矿物质，以及一些有机物质，如丝绸，木材，搪瓷，骨头，毛发，橡胶，牙本质。人工制造压电材料是聚偏二氟化物，PVDF或PVF2，钛酸钡，钛酸铅，铅锆钛酸铅（PZT），铌酸钾，铌酸锂，钽酸锂等离子压电陶瓷。

并非所有压电材料都可以使用压电传感器。压电材料有一些要求用作换能器。用于测量目的的材料应该具有频率稳定性，高输出值，对极端温度和湿度的不敏感，并且可以以各种形状可用，或者应该是柔性的，以便在不扰乱其性质的情况下制造成各种形状。

不幸的是，没有压电材料具有所有这些性质。石英是一种自然可用的高度稳定的水晶，但它具有小的输出水平。可以用石英测量慢慢不同的参数。Rochelle Salt提供最高的输出值，但它对环境条件敏感，不能在1150F以上运行。

压电换能器工作

压电传感器适用于压电原理。压电材料的脸部通常的石英涂有薄的导电材料，例如银。当应力已经施加材料中的离子朝向其中一个导电表面移动时。这导致收费产生。该电荷用于校准应力。产生的电荷的极性取决于所施加的应力的方向。压力可以用两种形式应用于c令人沮丧的压力和拉伸应力如下所示。

压电换能器公式

晶体的方向也效果产生产生的电压量。可以安排换能器中的晶体纵向位置或者横向位置。

纵向和横向效应

在纵向效果中，产生的电荷由

q = f * d

其中F是施加的力，D是晶体的压电系数。

石英晶系的压电系数d约为2.3 * 10^-12c / n。

在横向效果中，产生的电荷由

q = f * d *（b / a）

当比率B / A大于1时，通过横向布置产生的电荷将大于纵向布置产生的量。

压电传感器电路

基本压电换能器的工作可以通过以下图解释。

这里，用银色涂有银的石英晶体用作传感器，以产生应力在其上时产生电压。电荷放大器用于测量产生的电荷而不会耗散。为了绘制非常低的电流，电阻R1非常高。连接换能器的引线电容和连接换能器的电容压电传感器也会影响校准。因此，电荷放大器通常非常接近传感器。

因此，在压电换能器中，当施加机械应力时，产生比例电压，其使用电荷放大器放大并用于校准施加的应力。

压电超声换能器

超声波压电换能器适用于交谈的原理压电效应。在这种效果中，当电力施加到压电材料时，它经历了与施加的电荷成比例的物理变形。电路超声换能器在下面给出。

在这里，这是石英晶体放置在两个金属板A和B之间，该金属板A和B连接到变压器的主L3。变压器的主电感耦合到电子振荡器。将变压器次级的线圈L1和L2连接到电子振荡器。

当电池打开时，振荡器产生具有频率f = 1÷（2π√l1c1）的高频交流电压脉冲。由此，在L3中诱导e.m.f，其通过板A和B传递到石英晶体A和B.由于逆转压电效果，晶体开始收缩和扩展，从而产生机械振动。

当频率的频率发生时发生共振电子振荡器等于石英的固有频率。此时，石英生产纵向超声波大幅度。

压电换能器应用

• 由于压电材料无法测量静态值，这些主要用于测量加速度计和振动拾取器中的表面粗糙度。
• 它们被用来地震仪测量火箭中的振动。
• 在应变仪中测量力，应力，振动等......
• 用于汽车行业用于测量发动机的爆炸。
• 这些用于超声成像在医疗应用中。

压电传感器的优点和局限性

压电换能器的优点和限制包括以下内容。

好处

• 这些是有源换能器I.E.它们不需要外部电源进行工作，因此自成。
• 这些换能器的高频响应对各种应用提供了良好的选择。

限制

• 温度和环境条件会影响换能器的行为。
• 它们只能测量变化的压力，因此在测量静态参数时它们是无用的。

因此，这一切都是关于压电传感器，工作原理，公式，电路，工作，优点，限制以及应用。根据以上信息，我们讨论的压电传感器存在各种应用。您使用哪种应用程序使用压电传感器？你的经历如何？