Μετατροπέας πίεσης και πομπός πίεσης
Ο αισθητήρας μετατρέπει μια φυσική ποσότητα που θα μετρηθεί σε μια άλλη φυσική ποσότητα που μπορεί να διαβαστεί και να υποβληθεί σε επεξεργασία. Στον σύγχρονο έλεγχο, αυτό το φυσικό μέγεθος είναι ηλεκτρικό σήμα. Ο πομπός πρέπει να μετατρέπει τα πρωτεύοντα ηλεκτρικά σήματα του αισθητήρα σε τυπικά ηλεκτρικά σήματα, όπως σήματα ρεύματος 4 -- 20mA, 0 -- 20mA, σήματα τάσης 0 -- 10V, {{3} } V. Ο κύριος αισθητήρας πίεσης είναι μια αλλαγή σήματος millivolt που προκαλείται από την πίεση. Εάν ο αισθητήρας διαθέτει ένα κύκλωμα ενίσχυσης και διαμόρφωσης για την έξοδο ενός τυπικού σήματος ρεύματος ή τάσης, ένας τέτοιος αισθητήρας μπορεί επίσης να ονομαστεί πομπός πίεσης. Το όνομα του πομπού πίεσης είναι σχετικό με αυτό των πρώιμων αισθητήρων πίεσης που εξάγουν σήματα millivolt. Οι περισσότεροι σύγχρονοι αισθητήρες πίεσης έχουν απευθείας έξοδο τυπικών σημάτων, επομένως είναι δυνατή η ενσωμάτωση των αισθητήρων πίεσης ρεύματος και των πομπών πίεσης.
αρχή
Ο αισθητήρας πίεσης που χρησιμοποιούμε συνήθως είναι κατασκευασμένος κυρίως από πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο, το οποίο ονομάζεται επίσης πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας.
Όπως γνωρίζουμε, ο κρύσταλλος είναι ανισότροπος, ενώ ο άμορφος είναι ισότροπος. Όταν κάποιο κρυσταλλικό μέσο παραμορφώνεται από μηχανική δύναμη κατά μήκος μιας ορισμένης κατεύθυνσης, εμφανίζεται το φαινόμενο πόλωσης. Όταν αφαιρεθεί η μηχανική δύναμη, θα επιστρέψει ξανά στην αφόρτιστη κατάσταση, δηλαδή όταν υπό πίεση, ορισμένοι κρύσταλλοι μπορεί να παράγουν ένα ηλεκτρικό φαινόμενο, το οποίο ονομάζεται φαινόμενο πόλωσης. Σύμφωνα με αυτό το φαινόμενο, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει έναν αισθητήρα πίεσης.
Τα κύρια πιεζοηλεκτρικά υλικά που χρησιμοποιούνται στους πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες περιλαμβάνουν χαλαζία, τρυγικό νάτριο κάλιο και φωσφορικό διυδροαμμώνιο. Μεταξύ αυτών, ο χαλαζίας (διοξείδιο του πυριτίου) είναι ένας φυσικός κρύσταλλος. Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο βρίσκεται σε αυτόν τον κρύσταλλο. Μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας, υπάρχουν πάντα πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες, αλλά πέρα από αυτό το εύρος, οι πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες εξαφανίζονται εντελώς (αυτή η υψηλή θερμοκρασία είναι το λεγόμενο "σημείο Curie"). Καθώς το ηλεκτρικό πεδίο αλλάζει ελαφρώς με την αλλαγή της τάσης (δηλαδή ο πιεζοηλεκτρικός συντελεστής είναι σχετικά χαμηλός), ο χαλαζίας σταδιακά αντικαθίσταται από άλλους πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους. Το τρυγικό κάλιο έχει μεγάλη πιεζοηλεκτρική ευαισθησία και πιεζοηλεκτρικό συντελεστή, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε θερμοκρασία δωματίου και χαμηλή υγρασία. Το φωσφορικό διυδροαμμώνιο είναι ένας τεχνητός κρύσταλλος, ο οποίος μπορεί να αντέξει σε υψηλές θερμοκρασίες και αρκετά υψηλή υγρασία
Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως.
Επί του παρόντος, το πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα εφαρμόζεται επίσης σε πολυκρυστάλλους, όπως τα τρέχοντα πιεζοηλεκτρικά κεραμικά, συμπεριλαμβανομένων των πιεζοηλεκτρικών κεραμικών με τιτανικό βάριο, του PZT, των πιεζοηλεκτρικών κεραμικών νιοβάτη, των πιεζοηλεκτρικών κεραμικών νιοβικού μαγνησίου μολύβδου, και ούτω καθεξής.
Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι η κύρια αρχή λειτουργίας του πιεζοηλεκτρικού αισθητήρα. Ο πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για στατική μέτρηση, επειδή το φορτίο μετά από εξωτερική δύναμη μπορεί να εξοικονομηθεί μόνο όταν το κύκλωμα έχει άπειρη αντίσταση εισόδου. Αυτό δεν συμβαίνει στην πράξη, επομένως ο πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας μπορεί να μετρήσει μόνο τη δυναμική τάση.
Οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται κυρίως στη μέτρηση της επιτάχυνσης, της πίεσης και της δύναμης. Το πιεζοηλεκτρικό επιταχυνσιόμετρο είναι ένα κοινό επιταχυνσιόμετρο. Το μοντέλο χρησιμότητας έχει τα πλεονεκτήματα της απλής δομής, του μικρού όγκου, του μικρού βάρους, της μεγάλης διάρκειας ζωής κ.λπ. αεροδιαστημικά πεδία. Οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της πίεσης εσωτερικής καύσης και του βαθμού κενού του κινητήρα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στη στρατιωτική βιομηχανία, για παράδειγμα, για τη μέτρηση της αλλαγής της πίεσης διάτρησης και της πίεσης του κρουστικού κύματος στο ρύγχος τη στιγμή που εκτοξεύεται μια σφαίρα στην οπή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση τόσο μεγάλων όσο και μικρών πιέσεων.
Οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στη βιοϊατρική μέτρηση. Για παράδειγμα, τα μικρόφωνα με κοιλιακό καθετήρα είναι κατασκευασμένα από πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες. Επειδή η μέτρηση δυναμικής πίεσης είναι τόσο συνηθισμένη, οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως