Пьезо эффект и пьезоэлектрический акустический датчик

Акустические сигналы излучения распространяются в твердых средах, содержащей характерную информацию об акустических источниках излучения. Чтобы использовать эту информацию для отражения материальных характеристик или развития дефектов, необходимо получить такие сигналы акустического излучения на твердых поверхностях. Акустические сигналы излучения представляют собой переходные случайные сигналы случайных волн с минимальным вертикальным смещением около 10-7,10-14 метров. Частота распределяется в диапазоне инфразвука до ультразвукового частотного диапазона (от нескольких герц до десятков мегахерца). Это требует, чтобы инструменты обнаружения акустических излучений имели высокую скорость отклика, высокая чувствительность, высокий усиление, широкий динамический диапазон, сильная способность к извлечению блокировки и обнаружение частотыпьезо керамический диск кристаллможно выбрать. В фактическом процессе обнаружения акустической эмиссии обнаруженные сигналы часто представляют собой сложные сигналы, которые подвергались множеству отражений и преобразования формы волны. Акустические сигналы излучения получают датчиками и преобразуются в электрические сигналы. Датчики дают кривую чувствительности частоты в соответствии с конкретным методом калибровки. Основываясь на этом, различные типы датчиков с различными частотами и чувствительностью могут быть выбраны в соответствии с целью и средой обнаружения.

Ультразвуковой датчик производится на основе принципа, согласно которому физические характеристики определенных веществ (такие как полупроводники, пьезой керамика, пьезоэлектрические кристаллы, ферромагнитные тела и сверхпроводники) с измерением внешней стороны. Он использует много эффектов (включая физические эффекты, химические эффекты и биологические эффекты) и физические явления, такие как использование резистентности к пьезо, чувствительность к влаге, теплоемкость, чувствительность к свету, магнитная чувствительность и чувствительность к газу материала. Смещение, магнитное поле, газ измеряют и преобразуют в электричество. Обнаружение и использование новых принципов, новых эффектов, а также разработка и применение новых физических материалов привели к разработке физических датчиков. Поэтому необходимо понять различные эффекты, на которых основаны датчики, и понимать, разрабатывать и применять их. В процессе обнаружения акустического выброса обычно используется пьезоэлектрический эффект.

Пьезоэлектрический эффект является обратимым, что является общим термином для положительных и отрицательных пьезоэлектрических эффектов. Обычно называть положительный пьезоэлектрический эффект пьезоэлектрическим эффектом.

Когда определенные диэлектрические материалыМатериал PZT пьезоэлектрическая керамикадеформируются внешней силой в определенном направлении, положительные и отрицательные заряды различных знаков генерируются на определенных поверхностях диэлектрического материала. После удаления внешней силы они возвращаются в незаряженное состояние. Это явление называется положительным пьезоэлектрическим эффектом. Заряд, генерируемый диэлектрической силой, пропорционален величине внешней силы. Коэффициент пропорциональности представляет собой пьезоэлектрическую постоянную, которая связана с направлением механической деформации. Это постоянно для определенного направления определенного материала. Полярность заряда, генерируемой диэлектрической силой, зависит от формы деформации (сжатие или удлинение). Материалы со значительными пьезоэлектрическими эффектами называются пьезоэлектрическими материалами. Обычно используются монокристаллы, такие как кристаллы кварца, Lithium niobate Linbo3, Lithium gallate Ligao3, BiSmuth Germanate BI12GEO20 и поликристаллы, такие как титанат бария после поляризационной обработки. Электрическая пьезо керамика, свинцовая цирконатная серия титаната пьезоэлектрическая керамика Pzt. Новые пьезоэлектрические материалы включают полимерные пьезоэлектрические пленки (такие как поливинилиденно -фторид PVDF) и пьезоэлектрические полупроводники (такие как ZNO, CDS). Пьезоэлектрический эффект монокристаллических материалов обусловлен деформацией внутренней меридианской структуры этих монокристаллов при подверженности внешнему напряжению, что вызывает разрушение исходного макроскопически нейтрального состояния и приводит к поляризации. Пьезоэлектрическая керамика и полимерные пьезоэлектрические пленки после поляризации (сильное электрическое поле применяется при определенной температуре) является результатом поляризации электрических доменов и пар электродов.

Пьезоэлектрические датчики производятся с использованием положительного пьезоэлектрического эффекта. Преобразование неэлектрической энергии, такая как давление, вибрация, ускорение и т. Д. Электрическая энергия используется для точного измерения.

Когда электрическое поле применяется в направлении диэлектрика поляризацииPzt8 Piezoceramic Cring Componnets, некоторые диэлектрики будут производить механическую деформацию или механическое напряжение в определенном направлении. Когда внешнее электрическое поле удаляется, деформация или напряжение также исчезают. Это физическое явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Использование обратного пьезоэлектрического эффекта можно превратить в ультразвуковые генераторы, пьезоэлектрические динамики, пьезо -кристаллические генераторы с очень стабильной частотой (например, кварцевые часы и часы с дневной и ночной ошибкой). Обратный пьезоэлектрический эффект может быть использован для генерации акустического эмиссии. Поскольку элементы пьезоэлектрического преобразования обладают двумя важными свойствами самогенерирования и обратимых, плюс его небольшой размер, легкий вес, простая структура, надежная работа, высокая естественная частота, высокая чувствительность и высокое отношение сигнал / шум, применение пьезоэлектрических датчиков получается быстрое развитие. Разнообразные генераторы напряжения, такие как пьезоэлектрические источники питания, газовые печи и устройства автогнарирования для автомобильных двигателей, разработанных с использованием положительного пьезоэлектрического эффекта в технологии тестирования, элемент пьезоэлектрического преобразования является типичным элементом силы, который может измерить окончательный элемент Изменные. Эти физические величины, которые образуют силу, такие как давление, ускорение, механический шок и вибрация, поэтому применение пьезоэлектрических датчиков можно увидеть в широком диапазоне областей, таких как акустика, механика, медицина и аэрокосмическая. Что более важно, так это то, что в соответствии с результатами био-пизоэлектриков, признано, что живые существа имеют пьезоэлектричество, а различные органы чувства человека на самом деле являются био-пизоэлектрическими датчиками. Если перелом обрабатывается в соответствии с положительным пьезоэлектрическим эффектом, заживление может быть ускорено; Обратный пьезоэлектрический эффект может быть использован для питания костей для исправления деформированных костей и других функций. Основным недостатком элементов пьезоэлектрического преобразования является то, что они не имеют статического монтажа, который требует высокого электрического выходного импеданса и требует низких кабелей с низкой и низкой шумой. Рабочая температура многих пьезоэлектрических материалов составляет всего около 250 ° С.