पायरोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर: अनुप्रयोग और कार्य सिद्धांत

पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर क्या है

एक पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर (जिसे पायेजोइलेक्ट्रिक सेंसर भी कहा जाता है) एक उपकरण है जो पायेजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके त्वरण, दबाव, रंगन, तापमान या बल में परिवर्तनों को मापता है और इस ऊर्जा को विद्युत आवेश में परिवर्तित करता है।

एक ट्रांसड्यूसर कुछ भी हो सकता है जो ऊर्जा के एक रूप को दूसरे रूप में परिवर्तित करता है। पायेजोइलेक्ट्रिक सामग्री ट्रांसड्यूसर का एक प्रकार है। जब हम इस पायेजोइलेक्ट्रिक सामग्री को दबाते हैं या इस पर किसी बल या दबाव को लगाते हैं, तो ट्रांसड्यूसर इस ऊर्जा को वोल्टेज में परिवर्तित करता है। यह वोल्टेज उस बल या दबाव पर निर्भर करता है जो इस पर लगाया गया है।

पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर द्वारा उत्पन्न विद्युत वोल्टेज को आसानी से वोल्टेज मापन उपकरणों द्वारा मापा जा सकता है। चूंकि यह वोल्टेज उस बल या दबाव पर निर्भर करता है जो इस पर लगाया गया है, इसलिए हम वोल्टेज पाठ्यांक से यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि बल/दबाव क्या था। इस तरह, यांत्रिक तनाव या बल जैसी भौतिक मात्राओं को पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके सीधे मापा जा सकता है।

पायेजोइलेक्ट्रिक अधिकारी

पायेजोइलेक्ट्रिक अधिकारी पायेजोइलेक्ट्रिक सेंसर के विपरीत व्यवहार करता है। यह वह है जिसमें विद्युत प्रभाव सामग्री को विकृत करेगा यानी फैलाएगा या झुकाएगा।

यह इसका मतलब है कि पायेजोइलेक्ट्रिक सेंसर में, जब बल लगाकर इसे फैलाया या झुकाया जाता है, तो एक विद्युत संभावना उत्पन्न होती है और विपरीत दिशा में, जब एक पायेजोइलेक्ट्रिक अधिकारी पर विद्युत संभावना लगाई जाती है, तो यह विकृत होता है, यानी फैलाया या झुकाया जाता है।

पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर सिलिकॉन और ऑक्सीजन से बने क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना होता है (SiO2)। आमतौर पर, सभी क्रिस्टलों की इकाई कोशिका (मूल दोहराव इकाई) सममित होती है, लेकिन पायेजोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल में ऐसा नहीं है। पायेजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं।

उनके अंदर के परमाणु सममित रूप से व्यवस्थित नहीं हो सकते, लेकिन उनके विद्युत आवेश संतुलित होते हैं, अर्थात धनात्मक आवेश ऋणात्मक आवेश को रद्द कर देते हैं। क्वार्ट्ज क्रिस्टल की एक विशेष गुणवत्ता है कि जब इस पर यांत्रिक तनाव लगाया जाता है, तो यह विद्युत ध्रुवता उत्पन्न करता है। बुनियादी रूप से, तनाव के दो प्रकार होते हैं। एक दबाव तनाव है और दूसरा टेंसिल तनाव है।

जब क्वार्ट्ज में कोई तनाव नहीं होता, तो इस पर कोई आवेश उत्पन्न नहीं होता। दबाव तनाव के मामले में, एक तरफ धनात्मक आवेश और दूसरी तरफ ऋणात्मक आवेश उत्पन्न होते हैं। दबाव तनाव के कारण क्वार्ट्ज क्रिस्टल का आकार पतला और लंबा हो जाता है। टेंसिल तनाव के मामले में, आवेश दबाव तनाव की तुलना में विपरीत रूप से उत्पन्न होते हैं और क्वार्ट्ज क्रिस्टल छोटा और मोटा हो जाता है।

पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर पायेजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत पर आधारित है। पायेजोइलेक्ट्रिक शब्द ग्रीक शब्द "piezen" से लिया गया है, जिसका अर्थ है दबाना या दबाव डालना। पायेजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहता है कि जब क्वार्ट्ज क्रिस्टल पर यांत्रिक तनाव या बल लगाया जाता है, तो इसकी सतह पर विद्युत आवेश उत्पन्न होते हैं। पायेजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज पियरे और जैक्स क्यूरी ने की थी। आवेश की दर यांत्रिक तनाव की दर के अनुपात में होती है। अधिक तनाव अधिक वोल्टेज उत्पन्न करेगा।

पायेजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की एक विशेष विशेषता यह है कि यह विपरीत होता है, अर्थात जब वोल्टेज उन पर लगाया जाता है, तो वे निश्चित तल पर आयाम बदलते हैं, यानी क्वार्ट्ज क्रिस्टल की संरचना को विद्युत क्षेत्र में रखने पर, यह क्वार्ट्ज क्रिस्टल को विद्युत क्षेत्र की ताकत के अनुपात में विकृत कर देगा। यदि उसी संरचना को विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है जिसकी दिशा विपरीत है, तो विकृति विपरीत होगी।

विद्युत क्षेत्र के कारण क्वार्ट्ज क्रिस्टल लंबा हो जाता है

विद्युत क्षेत्र के विपरीत दिशा में लगाए जाने पर क्वार्ट्ज क्रिस्टल छोटा हो जाता है।
यह एक स्व-उत्पन्न ट्रांसड्यूसर है। इसके ऑपरेशन के लिए विद्युत वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है। पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर द्वारा उत्पन्न विद्युत वोल्टेज लगाए गए तनाव या बल के अनुपात में रैखिक रूप से बदलता है।

पायेजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर में उच्च संवेदनशीलता होती है। इसलिए, यह एक सेंसर के रूप में कार्य करता है और इसकी अत्युत्तम आवृत्ति प्रतिक्रिया के कारण इसे एक्सेलेरोमीटर में उपयोग किया जाता है। पायेजोइलेक्ट्रिक प्रभाव को ध्वनि के उत्पादन और निर्णय, इलेक्ट्रॉनिक आवृत्ति उत्पादन, सिगरेट लाइटर के लिए आग उत्पादन, सोनार, माइक्रोफोन, बल, दबाव और विस्थापन मापन जैसे कई अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।

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