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Trasduttore piezo-elettrico

Definizione: Il trasduttore piezoelettrico è un trasduttore elettroacustico utilizzare per conversione di pressione o stress meccanico in un'alternanza forza elettrica. Viene utilizzato per misurare la quantità fisica come forza, pressione, stress, ecc., Che non è direttamente possibile misurare.

Il trasduttore piezoelettrico converte la quantità fisica in una tensione elettrica che può essere facilmente misurata dal contatore analogico e digitale.

Il trasduttore piezoelettrico utilizza ilmateriale piezoelettrico che ha una proprietà speciale, cioè il materiale induce tensione quando la pressione o lo sforzo applicato ad esso. Il materiale che mostra tale proprietà è noto come elemento elettro-resistivo.

La parola piezoelettrico significa l'elettricitàproduce dalla pressione. Il quarzo è l'esempio dei cristalli piezoelettrici naturali, mentre i sali di Rochelle, la disidratazione dell'ammonio, il fosfato, il solfato di litio, il tartrato di dipotassio sono gli esempi dei cristalli prodotti dall'uomo. Il materiale ceramico è anche utilizzato per il trasduttore piezoelettrico.

Il materiale ceramico non ha ilproprietà piezoelettriche. La proprietà è sviluppata su di esso con uno speciale trattamento polarizzante. Il materiale ceramico ha diversi vantaggi. È disponibile in diverse forme e dimensioni. Il materiale ha la capacità di lavorare a basse tensioni e può funzionare anche a temperature superiori a 3000ºC

Effetto piezoelettrico

La FEM si sviluppa a causa dello spostamento dile accuse L'effetto è mutevole, cioè se il potenziale variabile si applica a un trasduttore piezoelettrico, cambierà la dimensione del materiale o lo deformerà. Questo effetto è noto come effetto piezoelettrico.

La pressione viene applicata ai cristalli con ilaiuto dei dispositivi di somma di forza per gli esempi, la sollecitazione viene applicata mediante manometri meccanici e sensori di pressione, ecc. La deformazione induce la FEM che determina il valore della pressione applicata.

Teoria del trasduttore piezoelettrico

Un cristallo piezoelettrico è mostrato nella figura sottostante.

foto-elettrico-effetto-cristalli

La polarità della carica dipende dalla direzione delle forze applicate.

piezo-trasduttore-equazione-1

Dove, d - carica la sensibilità dei cristalli
F: forza applicata a Newton

La forza cambia lo spessore dei cristalli.

trasduttore-equazione-2

Dove A - area di cristalli in metri quadrati
t - lo spessore dei cristalli in metro
E - Modulo di Young N / m2

Il giovane modulo è,

trasduttore-equazione-3

dove ω - larghezza dei cristalli in metri
l - la lunghezza dei cristalli in metro

Ottenendo il valore della forza nell'equazione della carica, otteniamo

trasduttore-equazione-4

La tensione di uscita è ottenuta a causa delle cariche dell'elettrodo.

trasduttore-equazione-5


trasduttore-equazione-7

La g è la sensibilità alla tensione dei cristalli.

trasduttore-equazione-8

Dove E0 - intensità del campo elettrico, V / m

La sensibilità alla tensione dei cristalli è espressa dal rapporto tra intensità e pressione del campo elettrico.

Quando la deformazione meccanica si verifica nei cristalli, genera cariche. E questa carica sviluppa le tensioni attraverso gli elettrodi.

Il cristallo piezoelettrico è sensibile alla direzione. La polarità della tensione dipende dalla direzione della forza che è sia di trazione che di compressione. La grandezza e la polarità delle cariche dipendono dalla grandezza e dalla direzione della forza applicata.

Modalità di funzionamento del cristallo piezoelettrico

I cristalli piezoelettrici sono utilizzati in molti modi: mi piace, spessori, taglio del viso, espansione dello spessore, espansione trasversale, ecc. La figura del taglio di paura è mostrata nella figura sotto.

face-shear

Proprietà del cristallo piezoelettrico

Le seguenti sono le proprietà dei cristalli piezoelettrici.

  1. Il materiale piezoelettrico ha un'elevata stabilità.
  2. È disponibile in varie forme e dimensioni.
  3. Il materiale piezoelettrico ha un'uscita insensibile alla temperatura e all'umidità.

Usi del cristallo piezoelettrico

Di seguito sono riportati gli usi dei trasduttori piezoelettrici.

  1. Il materiale piezoelettrico ha un'elevata stabilità e quindi viene utilizzato per stabilizzare l'oscillatore elettronico.
  2. I generatori di ultrasuoni utilizzano il materiale piezoelettrico. Questo generatore è utilizzato in SONAR per il rilevamento subacqueo e in apparecchi industriali per la pulizia.
  3. Viene utilizzato nei microfoni e negli altoparlanti per convertire il segnale elettrico in suono.
  4. Il materiale piezoelettrico è utilizzato nell'accendino elettrico.

Il trasduttore ha un'uscita bassa e quindi ad esso è associato un circuito esterno.

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