Cristallo di quarzo piezoelettrico
Un cristallo di quarzo è un materiale piezoelettrico che può generare una tensione proporzionale allo stress applicato su di esso. Per l'applicazione, un cristallo di quarzo naturale deve essere tagliato a forma di una sottile lastra di forma rettangolare o ovale di spessore uniforme. Ogni cristallo ha tre serie di assi: assi ottici, tre assi elettrici OX1, OX2 e OX3 con 120 gradi l'uno con l'altro e tre assi meccanici OY1, OY2 e OY3 anche a 120 gradi l'uno con l'altro. Gli assi meccanici saranno ad angolo retto rispetto agli assi elettrici. Alcuni dei parametri che determinano la natura del cristallo per l'applicazione sono
· Angolo a cui viene tagliato il wafer dal cristallo di quarzo naturale
· Spessore del piatto
· Dimensione della piastra
· Mezzi di montaggio
Effetto piezoelettrico
L'asse XY di un cristallo piezoelettrico e la sua tecnica di taglio sono mostrati nella figura sottostante.
Assi XY di un cristallo piezoelettrico
La direzione, perpendicolare alla faccia più grande, è l'asse di taglio riferito.
Se viene applicata una sollecitazione elettrica nelle direzioni di un asse elettrico (asse X), viene prodotta una deformazione meccanica nella direzione dell'asse Y, che è perpendicolare all'asse X pertinente. Allo stesso modo, se viene data una sollecitazione meccanica lungo l'asse Y, si produrranno cariche elettriche sulle facce del cristallo, perpendicolarmente all'asse X che è ad angolo retto rispetto all'asse Y.
Alcuni dei materiali che ereditano l'effetto piezoelettrico sono il cristallo di quarzo, il sale di Rochelle, il titanato di bario e così via. I principali vantaggi di questi cristalli sono il fatto di possedere elevate capacità meccaniche e termiche, capacità di resistere a elevati sforzi di deformazione, basse perdite e buona risposta in frequenza, e così via.
Un trasduttore piezoelettrico può essere utilizzato in uno dei vari modi, come mostrato nella figura seguente.
Cristallo piezoelettrico
Trasduttore piezoelettrico
Il principio principale di un trasduttore piezoelettrico è che una forza, quando applicata sul cristallo di quarzo, produce cariche elettriche sulla superficie del cristallo. La carica così prodotta può essere chiamata come piezoelettricità. L'elettricità piezoelettrica può essere definita come la polarizzazione elettrica prodotta da sollecitazioni meccaniche su determinati tipi di cristalli. La velocità di carica prodotta sarà proporzionale alla velocità di variazione della forza applicata come input. Poiché la carica prodotta è molto piccola, è necessario un amplificatore di carica in modo da produrre una tensione di uscita grande abbastanza da essere misurata. Il dispositivo è anche noto per essere meccanicamente rigido. Ad esempio, se viene data una forza di 15 kiloN al trasduttore, può deviare solo fino a un massimo di 0,002 mm. Ma la risposta in uscita può arrivare fino a 100 Kilo Hz. Ciò dimostra che il dispositivo è più adatto per la misurazione dinamica.
La figura mostra un trasduttore piezoelettrico convenzionale con un cristallo piezoelettrico inserito tra una base solida e l'elemento di somma di forza. Se viene applicata una forza sulla porta di pressione, la stessa forza cadrà sull'elemento di somma forza. Quindi una potenziale differenza sarà generata sul cristallo a causa della sua proprietà. La tensione prodotta sarà proporzionale all'entità della forza applicata.
Trasduttore piezoelettrico
Il trasduttore piezoelettrico può misurare la pressione allo stesso modo a vigore o un l'accelerazione può essere misurata. Per la misurazione della bassa pressione, è necessario compensare eventuali vibrazioni della quantità. La pila di dischi di quarzo con misurazione della pressione è rivolta verso la pressione attraverso un diaframma e dall'altra parte di questa pila, la massa di compensazione seguita da un quarzo compensatore.
applicazioni
1. Grazie alla sua eccellente risposta in frequenza, viene normalmente utilizzato come accelerometro, dove l'uscita è nell'ordine di (1-30) mV per gravità dell'accelerazione.
2. Il dispositivo di solito è progettato per essere utilizzato come un bullone di pretensionamento in modo che sia possibile effettuare misurazioni sia di tensione sia di compressione.
3. Può essere usato per misurare forza, pressione e spostamento in termini di tensione.
vantaggi
1. Risposta ad altissima frequenza.
2. Generazione di sé, quindi nessuna necessità di fonte esterna.
3. Semplice da usare in quanto hanno dimensioni ridotte e ampio campo di misura.
4. Il titanato di bario e il quarzo possono essere prodotti in qualsiasi forma e forma desiderata. Ha anche una grande costante dielettrica. L'asse del cristallo è selezionabile orientando la direzione di orientamento.
Un trasduttore LTRASONIC può essere personalizzato alle tue applicazioni, abbinandone il tipo adatto e offrendoti una soluzione professionale.
