Píezoelektrískur breytileiki: Notkun & Virknarsýn

Hva er piezoelektrisk transducér

Piezoelektrisk transducér (þekkt einnig sem piezoelektriskur sensor) er tæki sem notar piezoelektrísk áhrif til að mæla breytingar í hröðun, þrýsting, spennu, hita eða orku með því að umbreyta þessari orku í rafmagnsáhleypa.

Transducér getur verið hvað sem er sem umbreytir einn gerð af orku í aðra. Piezoelektrísk efni er ein gerð af transducér. Þegar við prekkjum þetta piezoelektrísku efni eða leggjum neina orku eða þrýsting á, þá umbreytir transducérinn þessa orku í spenna. Þessi spenna er fall af orkunni eða þrýstingnum sem lagður er á hann.

Rafspennan sem piezoelektrískur transducér framleiðir er auðveld að mæla með spennamælingarfærslum. Þar sem spennan er fall af orkunni eða þrýstingnum sem lagður er á hann, getum við dregið úr spennamælingunni hvernig orkan/orka var. Á þennan hátt er hægt að mæla fyskilegar magn eins og afl eða orku beint með piezoelektrískum transducérum.

Piezoelektrískur virkihlutur

Piezoelektrískur virkihlutur fer í andhverfu við piezoelektrískann sensor. Í honum mun raforka valda því að efnið brotnist, þ.e. strekkjast eða bogast.

Það þýðir að í piezoelektrískum sensori, þegar afl er lagt til að strekkja eða boga hann, myndast rafspenni, en í andhverfu, þegar rafspenni er lagd á piezoelektrískan virkihlut, brotnist hann, þ.e. strekkjast eða boga.

Piezoelektrískur transducér samanstendur af kvartskrystalli sem er gert af síli og oxínum í krystallískri skipan (SiO2). Almennt er grunnkvæði (grundvís endurtakandi eining) allra krystalla symmetrisk, en í piezoelektrískum kvartskrystalli er ekki. Piezoelektrísk krystallar eru rafmagnsneutrálir.

Atóm innan þeirra gætu ekki verið symmetrisk skipuð, en rafmagnsáhleypurnar eru jafnbúin, þ.e. jákvæð áhleypa brotar núll áhleypa. Kvartskrystallinn hefur sérstaka eiginleika að mynda rafmagns áhleypu þegar verkun er lagd á hann á ákveðnu plani. Það eru tvö tegundir af verkun. Einn er smelliverkun og annar er strækkingarverkun.

Þegar kvarts er óverkur, myndast engir áhleypa. Í tilfelli smelliverkunar, myndast jákvæð áhleypa á einu hliði og neikvæð á móðuhlið. Krystallstærðin minnkar og lengist vegna smelliverkunar. Í tilfelli strækkingarverkunar, myndast áhleypin í andhverfu og kvarts krystallinn minnkar og stökktast.

Piezoelektrískur transducér byggir á grunnvís piezoelektrískum áhrifum. Orðið piezoelektrískur kemur frá grikksku orðinu piezen, sem merkir að prekja eða ýta. Piezoelektrísk áhrif segja að þegar verkun eða afl er lagt á kvartskrystall, myndast rafmagns áhleypa á yfirborði kvartskrystallsins. Piezoelektrísk áhrif voru uppgötvanir af Pierre og Jacques Curie. Hröðun áhleypa sem framleiðist verður í samræmi við hröðun verkunar sem lagð er á hann. Hærra er verkun, hærra er spennan.

Einn af sérstaklegum eiginleikum piezoelektrískra áhrifa er að þeir eru andhverfanlegir, þ.e. þegar spenni er lagd á þá, brotnast þeir á ákveðnu plani, þ.e. kvartskrystallskipan er sett í rafmarka, þá brotnast kvartskrystallinn í margvís sem er í samræmi við styrk rafmarksins. Ef sama skipan er sett í rafmarka með andhverfa átt, þá verður brotningurinn andhverfur.

Kvartskrystallinn verður lengri vegna rafmarksins sem lagt er á hann.

Kvartskrystallinn verður styttri vegna rafmarksins sem lagt er á hann í andhverfa átt. Hann er sjálfbær transducér. Hann þarf ekki rafmagns spennu fyrir aðgang. Rafspennan sem piezoelektrískur transducér framleiðir er línulega breytt í samræmi við verkun eða afl.

Piezoelektrískur transducér hefur hár sniðsemd. Hann virkar sem sensor og er notaður í accelerometer vegna sínar fremur frekari tíðni á svari. Piezoelektrísk áhrif eru notaðar í mörgum viðbótum sem tengjast framleiðslu og greiningu á hljóði, rafröðugeneringu. Hann virkar sem eldsuppspretta fyrir sigarettusláttara og er notaður í sonar, mikrofon, afl, þrýstingur, og fjarlægðarmælingar.

Notkun piezoelektríska efna

Með piezoelektríska efnum, geta piezoelektrískir transducérir verið notaðir í fjölbreyttum viðbótum, þar á meðal:

1. Í millifónum er ljóðþrýstingur umbreyttur í rafmagnssignala og þessi signal er lokalistur sterkaður til að frambræga ljóðara hljóð.

2. Bilteppi bíla lokast í samræmi við hratt hækkunartempo með piezoelektrísku efni.

3. Það er einnig notað í læknisfræðilegri greiningu.

4. Það er notað í elektrískum slátum sem notaðar eru í eldhúsum. Þrýstingurinn á piezoelektrískum sensori myndar rafmagnssignal sem lokalistur kveður flakk að brenna.

5. Það er notað til að skoða hraða skokabölgu og blastabölgu.

6. Notað í æðingarbehandling.

7. Notað í blásprítaprentur.

8. Það er einnig notað í veitingastaðum eða flugvöllum þegar manneskja fer nær dyrum og dyr opnast sjálfvirkt. Í þessu tilfelli er hugmyndin að þegar manneskja er nær dyrum, er þrýstingur lagður á sensorinn vegna þess að rafmagnsáhrif verða framleidd og dyr opnast sjálfvirkt.

Dæmi um piezoelektríska efni

Efnið er:

1. Barium Titanate.

2. Lead zirconate titanate (PZT).

3. Rochelle salt.

Piezoelektrískur ultraljóðs transducér

Það framleiðir tíðni sem eru of há til að verða heyrt af mannsmenningu. Það breytist raskt þegar rafspenni er lagd á. Það er venju notað í stofnsúgum.

Piezoelektrískur sumarhljómar

Sumarhljómar er hvað sem er sem framleiðir hljóð. Þeir eru keyrðir af svifandi rafmagnskringu. Piezoelektrískur hlutur getur verið keyrður af svifandi rafmagnskringu eða öðru hljóðsignalsforriti, keyrður með piezoelektrískum hljóðforstækkari. Sumar, ring, eða pip eru algengar hljóð sem notaðar eru til að sýna að takki hefur verið ýtt á.

Piezoelektrískur sumarhljómar (eða piezoelektrískur piparljómar) fer eftir akústískri kassarögn (eða Helmholtz-rögn) til að framleiða heyranlegt pip.

Styrkur