Piezoelektriskt kvartskristall
En kvartskristall är ett piezoelektriskt material som kan generera en spänning som är proportionell mot den pålagda spänningen. För appliceringen måste en naturlig kvartskristall skäras i form av en tunn platta av rektangulär eller oval form med likformig tjocklek. Varje kristall har tre uppsättningar axlar - Optiska axlar, tre elektriska axlar OX1, OX2 och OX3 med 120 grader med varandra och tre mekaniska axlar OY1, OY2 och OY3 också 120 grader med varandra. De mekaniska axlarna ligger i rät vinkel mot elaxlarna. Några av de parametrar som bestämmer kristallens natur för applikationen är
· Vinkel vid vilken skivan är skuren från naturlig kvartskristall
· Plåt tjocklek
· Plåtens storlek
· Monteringsmedel
Piezoelektrisk effekt
XY-axeln för en piezoelektrisk kristall och dess skärteknik visas i figuren nedan.
XY-axlar av ett piezoelektriskt kristall
Riktningen vinkelrätt mot det största ansiktet är den snittaxel som avses.
Om en elektrisk spänning appliceras i riktningen av en elektrisk axel (X-axeln), produceras en mekanisk belastning i riktning mot Y-axeln, vilken är vinkelrätt mot den relevanta X-axeln. På liknande sätt, om en mekanisk belastning ges längs Y-axeln, kommer elektriska laddningar att produceras på kristallens ytor, vinkelrätt mot X-axeln som ligger i rät vinkel mot Y-axeln.
Några av de material som ärar piezoelektriska effekter är kvarts kristall, Rochelle salt, barium titanat, och så vidare. De främsta fördelarna med dessa kristaller är att de har hög mekanisk och termisk tillståndskapacitet, förmåga att motstå hög order av belastning, låg läckage och bra frekvensrespons, och så vidare.
En piezoelektrisk omvandlare kan drivas i ett av de flera lägena som visas i figuren nedan.
Piezoelektrisk kristall
Piezoelektrisk omvandlare
Huvudprincipen för en piezoelektrisk omvandlare är att en kraft, när den appliceras på kvartskristallen, producerar elektriska laddningar på kristallytan. Den således framställda laddningen kan kallas som piezoelektricitet. Piezo-el kan definieras som den elektriska polariseringen som produceras av mekanisk belastning på en viss kristallklass. Den laddningshastighet som produceras kommer att vara proportionell mot hastigheten av förändring av kraft som appliceras som ingång. Eftersom laddningen som produceras är mycket liten krävs en laddningsförstärkare för att producera en utsignal som är tillräckligt stor för att mätas. Anordningen är också känd för att vara mekaniskt stel. Om exempelvis en kraft på 15 kilo ges till omvandlaren kan den bara avböjas till högst 0,002mm. Men utmatningsresponsen kan vara så hög som 100KiloHz. Detta visar att enheten är bäst tillämplig för dynamisk mätning.
Figuren visar en konventionell piezoelektrisk omvandlare med en piezoelektrisk kristall insatt mellan en fast bas och kraftsummningselementet. Om en kraft appliceras på tryckporten kommer samma kraft att falla på kraftsummningselementet. Således kommer en potentiell skillnad att genereras på kristallen på grund av dess egenskap. Den spänning som produceras kommer att stå i proportion till storleken på den applicerade kraften.
Piezoelektrisk omvandlare
Piezoelektrisk omvandlare kan mäta tryck på samma sätt a tvinga eller en acceleration kan mätas. För lågtrycksmätning bör eventuell vibration av mängden kompenseras för. Tryckmätskvartsskivstapeln vetter mot trycket genom ett membran och på den andra sidan av denna stapel följdes kompensationsmassan av ett kompenserande kvarts.
tillämpningar
1. På grund av sin utmärkta frekvensrespons används den normalt som en accelerometer, där utmatningen är i storleksordningen (1-30) mV per accelerationsgrad.
2. Anordningen är vanligtvis utformad för användning som en förspänningsbult så att både töjnings- och kompressionskraftmätningar kan göras.
3. Kan användas för mätning av kraft, tryck och förskjutning när det gäller spänning.
fördelar
1. Mycket högfrekvent respons.
2. Självgenererande, så inget behov av extern källa.
3. Enkel att använda eftersom de har små dimensioner och stort mätområde.
4. Bariumtitanat och kvarts kan tillverkas i önskad form och form. Den har också en stor dielektrisk konstant. Kristallaxeln kan väljas genom orientering av orienteringsriktningen.
En LTRASONIC omvandlare kan anpassas till dina applikationer, matchar lämplig typ och ger dig en professionell lösning.
