Jak działają czujniki piezoelektryczne?

Czym jest zjawisko piezoelektryczne? 

Działanie czujników piezoelektrycznych opiera się na zjawisku piezoelektrycznym. Polega ono na powstawaniu na powierzchni kryształu ładunków elektrycznych pod wpływem naprężeń mechanicznych. Pojawiający się ładunek jest proporcjonalny do odkształcenia. Materiały piezoelektryczne przejawiają też odwrotne zjawisko piezoelektryczne, które polega na zmianie kształtu kryształu pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Piezoelektrykami mogą być zarówno monokryształy, na przykład kwarcu, jak i polikryształy, które nie mają środka symetrii w komórkach elementarnych. Właściwości piezoelektryczne przejawiają też niektóre ceramiki i substancje organiczne.

Budowa i sposób działania czujników piezoelektrycznych 

Czujniki piezoelektryczne, których szeroki wybór dostępny jest między innymi w ofercie firmy EC Test Systems z Krakowa, cechują się prostą konstrukcją, dzięki czemu są stosunkowo tanie. Element piezoelektryczny, zwany też elementem sensorycznym – którym jest zazwyczaj spiek ceramiczny, odporny na wyższe temperatury niż kwarc – łączy podstawę czujnika z elementem inercyjnym, tak zwaną masą sejsmiczną. W skład czujnika wchodzi też wbudowana mikroelektronika, a całość jest zamknięta w szczelnej obudowie.

czujnikach piezoelektrycznych stosuje się wiele materiałów o różnych kształtach i rozmiarach. Powszechne są trzy konfiguracje geometryczne elementów wewnętrznych, polegające na zjawiskach: ściskania, zginania oraz ścinania piezoelektryków. Konstrukcja oparta o zjawisko naprężenia ścinającego zapewnia doskonałą odporność na zmiany temperatury otoczenia oraz niewrażliwość na wstępne na wstępne naprężenia podstawy czujnika. Budowa czujnika oparta o zjawisko ściskania materiału piezoelektrycznego od góry oferuje stosunkowo prostą konstrukcję oraz wysoką sztywność.

Konstrukcja czujników piezoelektrycznych sprawia, że urządzenia te są bardzo precyzyjne, a jednocześnie proste w obsłudze. Nawet minimalne uderzenie w czujnik sprawia, że element sensoryczny wykrywa impuls i odczytuje go jako drganie. W takiej sytuacji czujnik dostarcza sygnał, przekazując w ten sposób informacje dotyczące działania maszyny. W zależności od rodzaju czujnika można uzyskać informację o przekroczeniu progów alarmowych (oznacza to, że coś niepożądanego dzieje się z maszyną) lub poprzez analizę sygnału zdiagnozować nieprawidłowości w działaniu maszyn. Przekłada się to na możliwość szybkiego podjęcia reakcji i uniknięcia poważniejszych uszkodzeń.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.