П'єзоелектричні датчики та їх характеристика

Пластина в якості основного елемента п'єзодатчика. Основні типи, різновиди п'єзодатчиків, їх призначення. Місце біморфного елемента в співвідношеннях у формулі. Широке застосування п'єзоелектричних елементів як генераторів, приймачів звукових коливань.

Отправить свою хорошую работу на сайт просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Подобные работы

Механічні й електромагнітні коливання
Поняття гармонічних коливань, їх сутність та особливості, основні характеристики та відмінні риси, необхідність вивчення. Різновиди гармонічних коливань, їх характерні властивості. Гармонічний осцилятор як диференційна система, різновиди, призначення.
реферат [529,1 K], добавлена 06.04.2009
2.

Фізичні основи квантової электроніки
Передумови створення квантової електроніки. Основні поняття квантової електроніки. Методи створення інверсного заселення рівнів. Характеристика типів квантових генераторів. Параметричні підсилювачі. Основні області застосування квантових генераторів.
курсовая работа [938,5 K], добавлена 24.06.2008
3.

Режими роботи генераторів
Характеристика експлуатації, режимів роботи та основні причини пошкодження генераторів. Виникнення короткого замикання, встановлення струмового захисту від перевантаження генераторів, ушкодження ротора. Суть асинхронного режиму роботи гідрогенераторів.
реферат [16,2 K], добавлена 03.04.2011
4.

Нерозгалужені електричні кола
Розрахункова схема електричного кола. Умовно позитивний напрям струму. Застосування законів Кірхгофа для розрахунку розгалужених кіл. Еквівалентні перетворення схем з'єднань опорів. Формула провідності елемента кола. Коефіцієнт корисної дії генератора.
лекция [98,4 K], добавлена 25.02.2011
5.

Волоконно-оптичні сенсори контролю шкідливих хімічних компонентів
Історія розвитку волоконно-оптичних датчиків і актуальність їх використання. Характеристики оптичного волокна як структурного елемента датчика. Одно- і багатомодові оптичні волокна. Класифікація волоконно-оптичних датчиків і приклади їхнього застосування.
реферат [455,0 K], добавлена 15.12.2008
6.

Фізико-технологічні основи одержання чутливих елементів для датчиків газів
Загальні відомості про методи детекції газів. Поверхневі напівпровідникові датчики газів, принцип їх дії, основи їх побудови. Сучасні датчики газів, та методи їх отримання. Нові матеріали та наноструктури – перспективна база елементів для датчиків газів.
курсовая работа [2,3 M], добавлена 09.05.2010
7.

Сонячні батареї
Роль і місце сонячної енергетики сьогодення та перспективи її розвитку в світі та в Україні. Будова та принцип дії сонячних елементів, їх можливе застосування у сучасному побуті і промисловості. Фотоелементи та практичне застосування фотоефекту.
курсовая работа [157,9 K], добавлена 05.11.2010
8.

Вибір схеми видачі потужності електростанції типу АЕС
Розподільні пристрої (РУ) підвищених напруг електричних станцій. Вибір генераторів і блокових трансформаторів, розподіл генераторів між РУ. Варіанти схем РУ всіх напруг, провідників. Визначення втрат електроенергії від потоків відмов елементів схем.
курсовая работа [122,7 K], добавлена 16.12.2010
9.

Дифракція світла
Поняття дифракції, її сутність і особливості, різновиди та характеристика, відмінні риси. Основні положення принципу Гюйгена-Френеля, його значення та практичне використання. Дифракція Фраунговера на щілині. Поняття та призначення дифракційної решітки.
реферат [603,5 K], добавлена 06.04.2009
10.

Фізико-технологічні основи одержання чутливих елементів для датчиків газів
Загальні відомості про способи детекції газів. Поверхневі напівпровідникові датчики газів, принцип їх дії, основи їх побудови. Нові матеріали та наноструктури – перспективна база елементів для датчиків і технології, що використовуються при їх побудові.
курсовая работа [711,7 K], добавлена 12.04.2010
11.

Чувствительные элементы или датчики
Чувствительность датчиков, их классификация по тем величинам, которые они должны измерять (датчики давления, датчики уровня). Основные типы датчиков сопротивления и их характеристики. Устройство емкостных и струнных датчиков, свойства фотоэлементов.
реферат [23,4 K], добавлена 21.01.2010
12.

Додавання гармонічних коливань
Гармонічні коливання однакового напрямку і однакові частоти та биття. Циклічні частоти, значення амплітуди. Додавання взаємно перпендикулярних коливань та фігури Ліссажу. Диференціальне рівняння вільних затухаючих коливань та його розв’язування.
реферат [581,6 K], добавлена 06.04.2009
13.

Реле часу
Реле часу як електричне реле з нормованим часом вмикання або вимикання, його призначення, принципова схема та режими роботи. Різновиди реле часу та особливості їх застосування. Шляхи збільшення витримки часу. Порядок визначення часової затримки.
лабораторная работа [368,5 K], добавлена 06.02.2010
14.

Стабілізоване джерело живлення
Галузі застосування стабілізованих джерел живлення. Основне призначення блоку живлення. Огляд існуючих елементів. Розрахунок компенсаційного стабілізатора послідовного типу. Синтез структурної схеми. Розрахунок однофазного випрямляча малої потужності.
курсовая работа [612,7 K], добавлена 21.11.2010
15.

Квантова природа випромінювання
Поняття теплового випромінювання, його сутність і особливості, основні характеристики та спеціальні властивості. Різновиди випромінювання, їх відмінні риси, джерела виникнення. Абсолютно чорне тіло, його поглинаючі властивості, місце в квантовій теорії.
реферат [678,2 K], добавлена 06.04.2009
16.

Додавання гармонічних коливань та затухаючі коливання
Енергія гармонічних коливань та додавання взаємно перпендикулярних коливань. Диференціальне рівняння затухаючих механічних та електромагнітних поливань і його рішення, логарифмічний декремент затухання та добротність. Вимушені коливання та їх рівняння.
курс лекций [3,0 M], добавлена 24.01.2010
17.

Створення генераторів потужних імпульсів наносекундного діапазону
Застосування індуктивних нагромаджувачів, розрахунок параметрів. Процеси розмикання струму та генерації електронного пучка. Дослідження характеристик електронного прискорювача з плазмоерозійним розмикачем в залежності від індуктивності нагромаджувача.
дипломная работа [1,8 M], добавлена 22.09.2011
18.

Вивчення властивостей твердого тіла
Впорядкованість будови кристалічних твердих тіл і пов'язана з цим анізотропія їх властивостей зумовили широке застосування кристалів в науці і техніці. Квантова теорія твердих тіл. Наближення Ейнштейна і Дебая. Нормальні процеси і процеси перебросу.
курсовая работа [4,3 M], добавлена 04.01.2010
19.

Трансформатори
Трансформатор як статичний електромагнітний пристрій, його структура, основні елементи та їх взаємодія, принцип роботи та призначення, сфери застосування. Режими роботи трансформаторів, характеристики обмоток в стані короткого замикання, високої напруги.
лабораторная работа [117,2 K], добавлена 06.02.2010
20.

Коливальний рух
Гармонічний коливальний рух та його кінематичні характеристики. Приклад періодичних процесів. Описання гармонічних коливань. Одиниці вимірювання. Прискорення тіла. Періодом гармонічного коливального руху. Векторні діаграми. Додавання коливань.
лекция [75,0 K], добавлена 21.09.2008

Другие подобные документы

Размещенно на http://www.allbest.ru

П'єзоелектричні датчики

П'єзоелектричні датчики засновані на властивості деяких кристалів перетворювати механічні деформації у зміну електростатичних зарядів на їх гранях. Це явище можна зупинити: при прикладанні електричної напруги до граней кристала останній деформується.

В якості основного елемента п'єзодатчик містить пластину (або кілька пластин), вирізану певним чином з відповідного кристала.

Характеристики п'єзоелемента, значення коефіцієнтів, пов'язуючих електричні та механічні параметри, залежать від типу кристала, від розмірів пластини і від орієнтації її граней відносно кристалографічних осей (від типу зрізу). Для характеристики типу зрізу застосовується умовне літеро-цифрове позначення, у якому перші дві літери (X, У або Z) позначають початкові направлення товщини (t) і довжини (l) пластини. Третя і наступні букви (t, l або b) позначають бік пластини, навколо якої проводиться поворот на кут, зазначений цифрою у вигляді індексу. На фігурі 1, зображені кілька уживаних зрізів кристалів кварцу і сегнетовой солі. Осі ХУZ представляють собою прямокутну систему координат, орієнтовану належним чином щодо кристала. Характеристики п'єзо перетворювача виражаються найпростішими співвідношеннями:

= = -;

= ; = ;

= ; = .

де и -- напруженість поля в кристалі в напрямку осей i та k в ;

Тп -- механічне напруження в кристалі вздовж осі п в ;

-- відносна деформація кристалу вздовж осі п;

-- напруга на гранях кристала уздовж осі i в в;

-- ємність кристала між обкладками, розташованими на гранях, перпендикулярних осі п;

, -- розмір пластини вздовж осі i або п (зазвичай це товщина пластини t) в м;

gin. hin, dkn, епп,Спп -- п'єзокоефіцієнти.

Індекси відповідають напрямками осей або площинах, при цьому цифр 1, 2 і 3 відповідають напрямку осей X, У і Z, цифрам 4; 5 і 6 - площині ZY, ZX, XY. Перший індекс характеризує прикладена вплив, другий - отриманий результат. Так, у коефіцієнта індекс 1 означає, що пластина деформується уздовж осі X, а напруженість поля вимірюється вздовж осі У. У коефіцієнта індекс 3 означає, що електричне поле докладено вздовж осі Z. Індекс 6 означає, що кристал зазнає зсув у площині ХУ.

Основні типи пьезодатчиків наступні:

1. П'єзодатчик, виконаний з пластин, що характеризуються коефіцієнтами з однаковими індексами, тобто вектори електричного поля і механічного напруги (стиснення або розтягнення) збігаються. Перетворювачі з такими пластинами наведені на фігурі I, 200. Э. д. с., Який отримується на обкладинках, становить:

= tn = n,

t -- товщина пластини вздовж осі i в м;

b та l -- ширина і довжина пластини в м;

-- сила, прикладена вздовж осі I;

n - число пластин.

За наявності додаткової ємності Снагр, включеної параллельно датчику, э. д. с. зменшується:

U = ,

С = - ємність кристалів.

Резонансна частота механічних коливань кристала уздовж осі визначається його розміром вздовж цієї осі і коефіцієнтом N.

= -

2. Датчик з поздовжньою деформацією пластин (фігура 1, 201). Э. д. с. на обкладках дорівнює:

= tn = n.

Решта розрахункові формули ті ж, що і в попередньому випадку. Рекомендовані матеріали: зрізи сегнетової солі -- ХY та УХ, зріз фосфорнокісного амонію -- ZХ і поляризована по товщині кераміка титанату барію.

п'єзоелектричний датчик прийомник звуковий коливання

В обох розглянутих типах перетворювачів пластини повинні бути орієнтовані по відношенню до електродів так, щоб додаток напруги викликало у всіх пластинах деформацію одного знака.

3. П'єзодатчики з біморфним системами, що представляють собою дві склеєні і певним чином орієнтовані пластини.

Залежно від виду зрізу біморфний системи реагують на вигин або на кручення (фігура I. 202). Для п'єзо датчиком, що реагують на деформацію згину, використовуються ті ж матеріали і зрізи, що і в попередньому випадку, але пластини склеюються так, що при прикладанні напруги одна з них подовжується, а інша - коротшає. Для біморфного елемента мають місце наступні співвідношення:

= F; C = ;

= ,

де q -- щільність матеріалу.

Рекомендовані матеріали: зріз сегнетової солі ХY, зріз фосфорнокислого амонію ZХ і поляризована по товщині кераміка титанату барію.

Заряди, що з'являються на гранях кристала, носять електростатичний характер і поступово стікають через опору навантаження за законом

= U

П'єзоелектричні елементи широко застосовуються як генератори і прийомники звукових коливань. Для цієї мети використовуються, як правило, одиночні пластини, збуджені по товщині. Потужність ультразвукових коливань, випромінюваних пластиною в середу з щільністю q, визначається виразом:

P = ,

де а -- стискаємість кристала;

с3 -- швидкість розповсюдження звуку в середовищі.

Для кварца у воді:

P = .

П'єзокварцевий датчик сили типу ДТ (П)

Дія датчика (фігура I. 203) заснована на перетворенні сили стискання п'єзокристалу у зміну електричних зарядів на його гранях. Кварцові п'єзокристали 1 розміщені в пружному сталевому корпусі 2.

Датчик працює спільно з підсилювачами типів ПИ-5Б або УПИТ.

Технічні дані:

Діапазон зміни сил в кГ - 0-20000

Нелінійність статичної характеристики в % - 1-3

Припустима робоча температура в °С - 100

Частота власних коливань в кГц - до 30

Частотний діапазон в гц - 0,1-2500

Габаритні розміри в мм - 80х120

Датчик призначений для вимірювання сил між елементами конструкцій або сили тяги авіадвигунів.

Размещено на Allbest.ru