4.10. Пьезоэлектрические датчики

Пьезоэлектрические датчики относятся к датчикам генераторного типа.

Различают прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Прямой эффект заключается в том, что на гранях некоторых кристаллов при их сжатии или растяжении появляются электрические заряды, подобные поляризационным.

Прямой пьезоэлектрический эффект используется для измерения быстро протекающих динамических процессов - давления в стволах орудий при выстреле, давления газов в двигателях внутреннего сгорания, давления звуковых колебаний. Большое применение получили пьезоэлектрические адаптеры (звукосниматели), манометры, вибраторы, измерители ускорений (акселерометры) и многие другие устройства.

Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в том, что при внесении пьезокристалла в электрическое поле, силовые линии которого совпадают с направлением пьезоэлектрической оси, происходит изменение геометрических размеров кристалла (сжатие или растяжение).

Материалы пьезокристаллов: кварц, сегнетова соль, титанат бария, турмалин, метаниобат свинца и бария. Материалы отличаются величиной пьезоэлектрической постоянной (К= 2* 10-12 – 150* 10-12 к/н) и другими параметрами. На рис. 42 показано устройство пьезоэлектрического датчика.

Рисунок 42. Устройство пьезоэлектрического датчика

Рис. 42. Устройство пьезоэлектрического датчика

На рисунке обозначены: 1 - мембрана, воспринимающая усилия, 2 - соединенные параллельно пластины пьезокристаллов, 3 - латунная фольга, 4 - экранированный сигнальный кабель и 5 - пробка, закрывающая монтажное отверстие.

Достоинства: малые габариты, возможность измерения быстропеременных нагрузок, надежность  и простота конструкции

Недостатки:  Различны у различных материалов: у кварца  малая пьезоэлектрическая постоянная, у других температурная зависимость.

Ультразвуковые датчики применяются в гидроакустике и в промышленности, при дефектоскопии деталей, а также в ряде приборов - расходометрах, газоанализаторах и др. Их основой служит акустическая система, в состав которой входят ультразвуковые приемопередатчики  на основе пьезокерамических элементов..

Области применения пьезоэлектрических датчиков:

1) измерение вибраций;

2) измерение давлений;

3) измерение усилий;

4) измерение сосредоточенных сил;

5) измерение ускорений.

Технические средства автоматизации и управления


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.