Piyzoelik Transduser: Qo'llanish va Ishlash Printsiplari
Piezoelektrik transduser nima?
Piezoelektrik transduser (shuningdek piezoelektrik sensor sifatida ham tanilgan) bu tezlanish, bosim, kuchlanish, harorat yoki kuch o'zgarishlarini elektr zaryadiga aylantirish orqali o'lchash uchun piezoelektrik hodisadan foydalangan qurilma.
Bir energiya shaklini boshqa shakliga aylantiradigan hamma narsa transduser bo'lishi mumkin. Piezoelektrik material transduserlarning bir turi. Bu piezoelektrik materialni siqib chiqarganimizda yoki unga kuch yoki bosim ta'sir ettirsak, transduser ushbu energiyani kuchlanishga aylantiradi. Bu kuchlanish unga qo'llanilgan kuch yoki bosim funksiyasidir.
Piezoelektrik transduser tomonidan ishlab chiqarilgan elektr kuchlanishi kuchlanish o'lchov asboblari bilan osonlikcha o'lchanadi. Bu kuchlanish unga qo'llanilgan kuch/bosim funksiyasi bo'lgani uchun, kuchlanish ko'rsatkichiga qarab qanday kuch/bosim qo'llanilganligini aniqlashimiz mumkin. Shu tarzilda mexanik kuchlanish yoki kuch kabi fizik miqdorlarni bevosita piezoelektrik transduser yordamida o'lchash mumkin.
Piezoelektrik aktuator
Piezoelektrik aktuator piezoelektrik sensorniki teskari tarzda ishlaydi. Bu elektr hodisaning materialni deformatsiyalashiga sabab bo'ladigan qurilma, ya'ni cho'zilish yoki egilish.
Ya'ni piezoelektrik sensorda kuch uni cho'zish yoki egish uchun qo'llanilganda elektr potentsial hosil bo'ladi va aksincha, piezoelektrik aktuatorga elektr potentsial qo'llanilganda u deformatsiyalanadi, ya'ni cho'ziladi yoki egiladi.
Piezoelektr transduser kristal kvartsdan iborat bo'lib, bu kristal silisium va oksigen elementlardan kristalla shaklda (SiO2) tuzilgan. Umuman olganda, barcha kristallarning birlik quti (asosiy takrorlanadigan birlik) simmetrik bo'lsa-da, piezoelektr kvarts kristalida bu shart yaroqsiz. Piezoelektr kristallar elektrga nisbatan neutral.
Ularning ichki atomlari simmetrik ravishda joylasa bo'lmaydi, lekin ularning elektr zaryadlari tenglashtirilgan, ya'ni musbat zaryadlar manfiy zaryadlarni bekor qiladi. Kvarts kristali mekanik bosim asosida aniq yo'nalishda elektr polusini yaratish xususiyatiga ega. Asosiy ravishda, ikkita turdagi bosim mavjud. Birinchisi - szhatish bosimi, ikkinchisi esa uzish bosimi.
Bosim chegarasida kvartsda hech qanday zaryad yaratilmaydi. Szhatish bosimi holatida, bir tomonda musbat zaryad, qarama-qarshi tomonda esa manfiy zaryad yaratiladi. Kvarts kristali szhatish bosimi tufayli ozroq ozroq bo'lib boradi. Uzish bosimi holatida, zaryadlar szhatish bosimi holatidagidan qarama-qarshi ravishda yaratiladi va kvarts kristali qisqa va keng bo'lib boradi.
Piezoelektr transduser piezoelektr effekt prinsipida asoslangan. "Piezoelektr" so'zi grech so'zidan olingan, bu so'z "bosmoq" yoki "bosing" degan ma'noga ega. Piezoelektr effekt mekanik bosim yoki kuchlar kvarts kristaliga ta'sir etganda, kvarts kristali yuzasida elektr zaryadlar yaratiladi deb belgilaydi. Piezoelektr effekt Pierre va Jacques Curie tomonidan aniqlangan. Yaratiladigan zaryad miqdori mekanik bosim tezligiga proporsional bo'ladi. Bosim yuqori bo'lsa, voltaj ham yuqori bo'ladi.
Piezoelektr effektning unikal xususiyatlardan biri reversibil bo'lishi, ya'ni ularga voltaj berilganda, ular aniq yo'nalishda o'lchamini o'zgartirishga harakat qiladi, ya'ni kvarts kristal strukturasini elektr maydoniga qo'yilsa, kvarts kristali elektr maydonining quvvatiga proporsional ravishda deformatsiya qilinadi. Agar ushbu struktura elektr maydonining teskarisiga qo'yilsa, deformatsiya qarama-qarshi bo'ladi.
Elektr maydonining ta'siri ostida kvarts kristali uzun bo'lib boradi
Teskarisiga qaratilgan elektr maydonining ta'siri ostida kvarts kristali qisqa bo'lib boradi.
Bu o'zini yaratadigan transduser. Ishlash uchun elektr voltaj manbaasi talab qilinmaydi. Piezoelektr transduser tomonidan yaratiladigan elektr voltaj mekanik bosim yoki kuchga proporsional ravishda o'zgaradi.
Piezoelektrik transduser juda yuqori oʻzgarishga ega. Shuning uchun, u tez-tez tez-tezlanish hisoblagichlari (accelerometer)da sensor sifatida ishlatiladi, chunki uning javob berish chastotasi aʼlo darajada. Piezoelektrik effekt koʻplab ovoz yaratish va aniqlash, elektronik chastotalar yaratish kabi qoʻllanmalarda ishlatiladi. U sigaret chirogʻini yoqishda ishonchli yoqish manbasi sifatida, sonar, mikrofon, kuch, bosim va siljish oʻlchovlarida ishlatiladi
Piezoelektrik materialalarning qoʻllanilishi
Piezoelektrik materialardan foydalanib, piezoelektrik transduserlar quyidagi bir qator sohada ishlatilishi mumkin:
Mikrofonlarda, ovoz bosimi elektrik signalga aylantiriladi va bu signal nihoyatda ovozni oshirish uchun kuchaytiriladi.
Avtomobil zonalar tomonidan tez-tezlanishka javob berishda ham piezoelektrik material ishlatiladi.
Meditsina diagnostikasida ham ishlatiladi.
Muvaffaqiyatli ravishda boshqariladigan elektrik chirogʻida ishlatiladi. Piezoelektrik sensor ustiga bosilganda, elektrik signal yaratiladi va nihoyatda chirog' yoqiladi.
Tezkor shok toshlari va parlamizlarni oʻrganishda ishlatiladi.
Nisbiy notug'ri ravishda inkubatsiya davrida ishlatiladi.
Inkjet printerlarda ishlatiladi
Restoranlarda yoki aeroflottalarda, odam kapigacha yetib kelsa, kapining avtomatik ravishda ochilishi uchun ishlatiladi. Bu jarayonda, odam kapiga yaqinlashsa, uning vazni sensorlarga ta'sir qiladi, bu esa elektrik effektni yaratadi va kapining avtomatik ravishda ochilishi bo'lib o'tadi.
Piezoelektrik material misollar
Materiallar quyidagilar:
Barium titanat.
Svintsovaya tsirkonat-titanat (PZT).
Rochelle saltsi.
Piezoelektrik ultrachastota transduser
U inson quloqchasi tomonidan eshitilishi mumkin bo'lgan chastotadan juda yuqori chastotalarni yaratadi. U voltga tushsa, tez-tez kengayadi va qisqaradi. U adat bilan pylesosda ishlatiladi.
Piezoelektrik buzzer
Buzzer hech qanday ovoz yaratadigan narsa. Ularning harakatlanishi osillyatorlik elektron shemasi tomonidan amalga oshiriladi. Piezoelektrik element osillyatorlik elektron shemasi yoki boshqa audio signal manbasi tomonidan, piezoelektrik audio kuchaytirgich bilan kuchaytirilgan holda ishlatilishi mumkin. Blik, zvonk, yoki bip odatda tugmani bosilganini bildirish uchun ishlatiladi.
Piezoelektrik buzzer (yoki piezoelektrik beeper) audioning eshitilishi uchun akustik shaxta rezonansidan (yoki Helmholtz rezonansidan) foydalanadi.
Piezoelektrik transduserning afzalliklari
Piezoelektrik transduserlarning afzalliklari:
Tashqi kuch talab qilinmaydi
Kichkina o'lchamlariga ega bo'lganligi sababli, ishlatish va boshqarish oson
Yuqori chastotali javob beradi, bu esa parametrlarning tez o'zgarishini anglatadi
Piezoelektrik transduserlarning kamchiliklari
Piezoelektrik transduserlarning kamchiliklari:
Statik shartlarda o'lchov uchun mos emas
Temperaturaga ta'sir oladi
Chiqish past bo'lib, shuning uchun uni boshqa tashqi skema qo'shiladi
Bu materialga istalgan shakl va kuchni berish juda qiyin
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
