Tinh thể thạch anh áp điện
Một tinh thể thạch anh là một vật liệu áp điện có thể tạo ra một điện áp tỷ lệ thuận với ứng suất tác dụng lên nó. Đối với ứng dụng, một tinh thể thạch anh tự nhiên phải được cắt theo hình dạng của một tấm mỏng hình chữ nhật hoặc hình bầu dục có độ dày đồng đều. Mỗi tinh thể có ba bộ trục - Trục quang, ba trục điện OX1, OX2 và OX3 với 120 độ với nhau và ba trục cơ học OY1, OY2 và OY3 cũng ở góc 120 độ với nhau. Các trục cơ học sẽ nằm đúng góc với các trục điện. Một số tham số quyết định tính chất của tinh thể cho ứng dụng là
· Góc mà wafer được cắt từ tinh thể thạch anh tự nhiên
· Độ dày tấm
· Kích thước của tấm
· Phương tiện lắp đặt
Hiệu ứng áp điện
Trục XY của tinh thể áp điện và kỹ thuật cắt của nó được thể hiện trong hình bên dưới.
Các trục XY của một tinh thể áp điện
Hướng, vuông góc với mặt lớn nhất, là trục cắt được đề cập.
Nếu ứng suất điện được đặt theo hướng của trục điện (trục X), một biến dạng cơ học được tạo ra theo hướng của trục Y, vuông góc với trục X có liên quan. Tương tự, nếu một biến dạng cơ học được đưa ra dọc theo trục Y, các điện tích sẽ được tạo ra trên các mặt của tinh thể, vuông góc với trục X nằm vuông góc với trục Y.
Một số vật liệu kế thừa hiệu ứng điện-áp điện là tinh thể thạch anh, muối Rochelle, barium titanate, v.v. Ưu điểm chính của các tinh thể này là chúng có khả năng cơ học và nhiệt độ cao, khả năng chịu được biến dạng cao, rò rỉ thấp và đáp ứng tần số tốt, v.v.
Một bộ chuyển đổi áp điện có thể được vận hành ở một trong một số chế độ như trong hình dưới đây.
Tinh thể áp điện
Đầu dò áp điện
Nguyên lý chính của đầu dò áp điện là một lực, khi tác dụng lên tinh thể thạch anh, tạo ra các điện tích trên bề mặt tinh thể. Điện tích do đó tạo ra có thể được gọi là điện áp. Điện Piezo có thể được định nghĩa là sự phân cực điện được tạo ra bởi biến dạng cơ học trên một số loại tinh thể nhất định. Tốc độ điện tích được tạo ra sẽ tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi lực được áp dụng làm đầu vào. Vì điện tích tạo ra rất nhỏ, cần có bộ khuếch đại điện tích để tạo ra điện áp đầu ra đủ lớn để đo. Thiết bị này cũng được biết là cứng cơ học. Ví dụ, nếu một lực 15 kiloN được cung cấp cho đầu dò, nó chỉ có thể lệch về mức tối đa 0,002mm. Nhưng đáp ứng đầu ra có thể lên tới 100KiloHz. Điều này chứng tỏ rằng thiết bị có thể áp dụng tốt nhất cho phép đo động.
Hình trên cho thấy một bộ chuyển đổi áp điện thông thường với một tinh thể áp điện được chèn giữa một cơ sở vững chắc và thành viên tổng hợp lực. Nếu một lực được tác dụng lên cổng áp suất, lực tương tự sẽ rơi vào thành viên tổng hợp lực. Do đó, một sự khác biệt tiềm năng sẽ được tạo ra trên tinh thể do tính chất của nó. Điện áp được tạo ra sẽ tỷ lệ thuận với cường độ của lực tác dụng.
Đầu dò áp điện
Đầu dò áp điện có thể đo áp suất theo cùng một cách lực lượng hoặc một gia tốc có thể được đo. Đối với phép đo áp suất thấp, độ rung có thể được bù cho. Ngăn xếp đĩa thạch anh đo áp suất phải đối mặt với áp lực thông qua một màng ngăn và ở phía bên kia của ngăn xếp này, khối lượng bù tiếp theo là một khối thạch anh bù.
Các ứng dụng
1. Do đáp ứng tần số tuyệt vời của nó, nó thường được sử dụng làm gia tốc kế, trong đó đầu ra theo thứ tự (1-30) mV trên mỗi trọng lực gia tốc.
2. Thiết bị thường được thiết kế để sử dụng như một bu lông căng trước để có thể thực hiện các phép đo lực căng và lực nén.
3. Có thể được sử dụng để đo lực, áp suất và chuyển vị về mặt điện áp.
Ưu điểm
1. Đáp ứng tần số rất cao.
2. Tự tạo, do đó không cần nguồn bên ngoài.
3. Sử dụng đơn giản vì chúng có kích thước nhỏ và phạm vi đo lớn.
4. Barium titanate và thạch anh có thể được chế tạo dưới bất kỳ hình dạng và hình thức mong muốn nào. Nó cũng có một hằng số điện môi lớn. Trục tinh thể có thể được lựa chọn bằng cách định hướng hướng.
Một bộ chuyển đổi LTRTHER có thể tùy chỉnh tại các ứng dụng của bạn, phù hợp với loại phù hợp và cung cấp cho bạn một giải pháp chuyên nghiệp.
