Piezoelektrisk kvartskrystal
En kvartskrystal er et piezoelektrisk materiale, som kan generere en spænding, der er proportional med den påtrykte belastning. Til anvendelse skal en naturlig kvartskrystal skæres i form af en tynd plade af rektangulær eller oval form med ensartet tykkelse. Hver krystal har tre sæt akser - Optiske akser, tre elektriske akser OX1, OX2 og OX3 med 120 grader med hinanden og tre mekaniske akser OY1, OY2 og OY3 også 120 grader med hinanden. De mekaniske akser ligger vinkelret på de elektriske akser. Nogle af de parametre, der bestemmer arten af krystal til applikationen, er
· Vinkel, hvor skiven er skåret af naturlig kvartskrystal
· Pladetykkelse
· Dimension af pladen
· Fremgangsmåder til montering
Piezoelektrisk effekt
XY-akse i en piezoelektrisk krystal og dens skære teknik er vist i nedenstående figur.
XY-akse af en piezoelektrisk krystal
Retningen vinkelret på det største ansigt er den beskrevne snitakse.
Hvis der påføres elektrisk spænding i retning af en elektrisk akse (X-akse), produceres en mekanisk belastning i Y-aksens retning, som er vinkelret på den relevante X-akse. På samme måde, hvis en mekanisk belastning gives langs Y-aksen, vil der blive produceret elektriske ladninger på krystalsfladerne vinkelret på X-aksen, som er vinkelret på Y-aksen.
Nogle af de materialer, der arver piezoelektriske virkninger er kvarts krystal, Rochelle salt, barium titanat, og så videre. De vigtigste fordele ved disse krystaller er, at de har en høj mekanisk og termisk tilstandskapacitet, evne til at modstå høj størrelsesorden, lav lækage og god frekvensrespons og så videre.
En piezoelektrisk transducer kan betjenes i en af de flere tilstande som vist i nedenstående figur.
Piezoelektrisk krystal
Piezoelektrisk transducer
Hovedprincippet for en piezoelektrisk transducer er, at en kraft, når den påføres på kvartskrystallet, producerer elektriske ladninger på krystaloverfladen. Den således fremstillede ladning kan kaldes som piezoelektricitet. Piezo-elektricitet kan defineres som den elektriske polarisation, der frembringes ved mekanisk belastning på visse klasser af krystaller. Den producerede ladning vil være proportional med hastigheden af ændring af kraft anvendt som input. Da opladningen produceret er meget lille, er en ladningsforstærker nødvendig for at producere en udgangsspænding, der er stor nok til at blive målt. Enheden er også kendt for at være mekanisk stiv. For eksempel, hvis en kraft på 15 kilo er givet til transduceren, må den kun afbøjes til maksimalt 0,002mm. Men outputresponsen kan være så høj som 100KiloHz. Dette viser, at enheden er bedst egnet til dynamisk måling.
Figuren viser en konventionel piezoelektrisk transducer med en piezoelektrisk krystal indsat mellem en fast base og kraftopsamlingselementet. Hvis der påføres en kraft på trykporten, falder den samme kraft på kraftopsamlingselementet. Således vil en potentiel forskel blive genereret på krystallet på grund af dens egenskab. Den producerede spænding vil være proportional med størrelsen af den påførte kraft.
Piezoelektrisk transducer
Piezoelektrisk transducer kan måle tryk på samme måde a kraft eller en acceleration kan måles. Ved lavtryksmåling skal der eventuelt kompenseres for mulig vibration af mængden. Pressemålingskvartsskivestakken vender trykket gennem en membran og på den anden side af denne stak blev kompensationsmassen fulgt af et kompenserende kvarts.
Applikationer
1. På grund af dets fremragende frekvensrespons anvendes det normalt som en accelerometer, hvor udgangen er i størrelsesordenen (1-30) mV pr accelerationsgravitation.
2. Enheden er normalt designet til brug som en forspændingsbolt, så både måling af tension og kompressionskraft kan foretages.
3. Kan bruges til måling af kraft, tryk og forskydning i form af spænding.
Fordele
1. Meget højfrekvent respons.
2. Selvgenererende, så ingen brug for ekstern kilde.
3. Enkel at bruge, da de har små dimensioner og stort måleområde.
4. Bariumtitanat og kvarts kan fremstilles i enhver ønsket form og form. Det har også en stor dielektrisk konstant. Krystalaksen kan vælges ved orientering af orienteringsretningen.
En LTRASONIC transducer kan tilpasses til dine applikationer, der passer til den passende type og giver dig en professionel løsning.
