مجله خبری سنسور

سنسور فشار پیزوالکتریک چیست؟

پیزو الکتریسیته (Piezoelectricity)، شارژ الکتریکی هست که هنگام اعمال فشارهای مکانیکی در بعضی از مواد خاص تولید می‌شود.

سنسورهای فشار پیزوالکتریک، از این اثر، با اندازه گیری ولتاژ تشکیل داد شده ناشی از اعمال فشار به یک عنصر پیزوالکتریک سنسور فشار بهره‌برداری می کنند. آن ها بسیار مقاوم هستند و در طیف بزرگ ای از کاربردهای صنعتی مورد به کار گیری قرار می گیرند.

اصول عملکرد سنسور فشار پیزوالکتریک

هنگامی که یک نیرو به یک ماده پیزوالکتریک ایفا می گردد، یک شارژ الکتریکی در سراسر سطح کریستالی آن ساخت و ساز میگردد که میتواند به عنوان یک ولتاژ متناسب با فشار اندازه گیری شود. (نمودار ذیل)

هنگامی که یک نیرو به یک ماده پیزوالکتریک جاری ساختن می‌شود، یک ولتاژ متناسب با فشار ساخت‌و‌ساز می گردد.

همچنین یک اثر پیزو الکتریکی معکوس نیز وجود دارااست که با ایفا ولتاژ بر روی مواد خاص منجر تغییر شکل آنها می‌شود.

یک نیروی استاتیک (ثابت) اعمال شده، منجر به ایجاد یک شارژ الکتریکی متقابل در سنسور می شود. ولی این شارژ الکتریکی به مروز فرصت در اثر عایق بندی غیر مطلوب، مقاومت داخلی سنسور و وجود تجهیزات الکترونیکی متصل شده به سنسور، نشت پیدا می کند. در منفعت سنسورهای پیزوالکتریک معمولاً برای اندازه گیری فشارهای استاتیک مناسب نیستند. سیگنال خروجی به تدریج به صفر می رسد حتی در حالتی‌که واحد سنجش فشار ایفا شونده ثابت نگه داشته شود. با این وجود، نسبت به تغییرات دینامیک فشار در طیف وسیع ای از فرکانس ها و فشارها حساس می‌باشند. این حساسیت دینامیک به این مضمون‌ می باشد که آنها برای اندازه گیری تغییرات کوچک فشار حتی‌د‌ر اطراف های با فشار بالا، مناسب هستند.

کارایی سنسور فشار پیزوالکتریک

برخلاف ترانسدیوسر های پیزومقاومتی و خازنی ، عناصر حسگر پیزوالکتریک نیازی به منبع ولتاژ یا منبع جریان اضافی ندارند. آن‌ها سیگنال خروجی را مستقیماً به واسطه نیروی وارد شده ایجاد می کنند.

خروجی عنصر پیزوالکتریک یک شارژ الکتریکی متناسب با فشار می‌باشد. برای تشخیص ترازو آن به یک تقویت کننده شارژ نیاز است تا این سیگنال را به ولتاژ تبدیل نماید.

برخی از سنسورهای فشار پیزوالکتریکی به مراد معمولی تر کردن ارتباط الکتریکی و ارائه یک ولتاژ خروجی ، خود شامل یک تقویت کننده داخلی می‌باشند. درین موردها، سنسور به یک منبع تغذیه احتیاج دارد.

استفاده از یک تقویت کننده داخلی باعث استفاده سهل وآسان تر از سنسور فشار می‌شود. به عنوان مثال، به کار گیری از کابل های انتقال سیگنال وقتگیر تر برای اتصال به سنسور قابلیت و امکان پذیر می‌گردد. تقویت کننده همچنین می تواند شامل مدار seo سیگنال (Signal conditioning) به منظور فیلتر کردن خروجی، تهیه و جبران سازی دما و تغییر و تحول حساسیت عنصر حسگر باشد.

بدین ترتیب وجود این گونه قطعات الکترونیکی اضافی، دمای تلاش سنسور را به کمتر از 120 رتبه سانتیگراد محدود می کند.

برای دور و اطراف های با دمای بالاتر ، می اقتدار از سنسورهای Charge-mode استفاده کرد. این سنسورها شارژ الکتریکی پرشین ابزار دقیق ساخت و ساز شده در اثر فشار را مستقیماً به عنوان یک سیگنال خروجی ارائه می دهند. براین اساس سنسور برای تبدیل این شارژ به ولتاژ به یک تقویت کننده شارژ خارجی نیاز دارد.

سنسور فشار پیزوالکتریک چیست؟

پیزو الکتریسیته (Piezoelectricity)، شارژ الکتریکی هست که هنگام اعمال فشارهای مکانیکی در بعضی از مواد خاص تولید می‌شود.

سنسورهای فشار پیزوالکتریک، از این اثر، با اندازه گیری ولتاژ تشکیل داد شده ناشی از اعمال فشار به یک عنصر پیزوالکتریک سنسور فشار بهره‌برداری می کنند. آن ها بسیار مقاوم هستند و در طیف بزرگ ای از کاربردهای صنعتی مورد به کار گیری قرار می گیرند.

اصول عملکرد سنسور فشار پیزوالکتریک

هنگامی که یک نیرو به یک ماده پیزوالکتریک ایفا می گردد، یک شارژ الکتریکی در سراسر سطح کریستالی آن ساخت و ساز میگردد که میتواند به عنوان یک ولتاژ متناسب با فشار اندازه گیری شود. (نمودار ذیل)

هنگامی که یک نیرو به یک ماده پیزوالکتریک جاری ساختن می‌شود، یک ولتاژ متناسب با فشار ساخت‌و‌ساز می گردد.

همچنین یک اثر پیزو الکتریکی معکوس نیز وجود دارااست که با ایفا ولتاژ بر روی مواد خاص منجر تغییر شکل آنها می‌شود.

یک نیروی استاتیک (ثابت) اعمال شده، منجر به ایجاد یک شارژ الکتریکی متقابل در سنسور می شود. ولی این شارژ الکتریکی به مروز فرصت در اثر عایق بندی غیر مطلوب، مقاومت داخلی سنسور و وجود تجهیزات الکترونیکی متصل شده به سنسور، نشت پیدا می کند. در منفعت سنسورهای پیزوالکتریک معمولاً برای اندازه گیری فشارهای استاتیک مناسب نیستند. سیگنال خروجی به تدریج به صفر می رسد حتی در حالتی‌که واحد سنجش فشار ایفا شونده ثابت نگه داشته شود. با این وجود، نسبت به تغییرات دینامیک فشار در طیف وسیع ای از فرکانس ها و فشارها حساس می‌باشند. این حساسیت دینامیک به این مضمون‌ می باشد که آنها برای اندازه گیری تغییرات کوچک فشار حتی‌د‌ر اطراف های با فشار بالا، مناسب هستند.

کارایی سنسور فشار پیزوالکتریک

برخلاف ترانسدیوسر های پیزومقاومتی و خازنی ، عناصر حسگر پیزوالکتریک نیازی به منبع ولتاژ یا منبع جریان اضافی ندارند. آن‌ها سیگنال خروجی را مستقیماً به واسطه نیروی وارد شده ایجاد می کنند.

خروجی عنصر پیزوالکتریک یک شارژ الکتریکی متناسب با فشار می‌باشد. برای تشخیص ترازو آن به یک تقویت کننده شارژ نیاز است تا این سیگنال را به ولتاژ تبدیل نماید.

برخی از سنسورهای فشار پیزوالکتریکی به مراد معمولی تر کردن ارتباط الکتریکی و ارائه یک ولتاژ خروجی ، خود شامل یک تقویت کننده داخلی می‌باشند. درین موردها، سنسور به یک منبع تغذیه احتیاج دارد.

استفاده از یک تقویت کننده داخلی باعث استفاده سهل وآسان تر از سنسور فشار می‌شود. به عنوان مثال، به کار گیری از کابل های انتقال سیگنال وقتگیر تر برای اتصال به سنسور قابلیت و امکان پذیر می‌گردد. تقویت کننده همچنین می تواند شامل مدار seo سیگنال (Signal conditioning) به منظور فیلتر کردن خروجی، تهیه و جبران سازی دما و تغییر و تحول حساسیت عنصر حسگر باشد.

بدین ترتیب وجود این گونه قطعات الکترونیکی اضافی، دمای تلاش سنسور را به کمتر از 120 رتبه سانتیگراد محدود می کند.

برای دور و اطراف های با دمای بالاتر ، می اقتدار از سنسورهای Charge-mode استفاده کرد. این سنسورها شارژ الکتریکی پرشین ابزار دقیق ساخت و ساز شده در اثر فشار را مستقیماً به عنوان یک سیگنال خروجی ارائه می دهند. براین اساس سنسور برای تبدیل این شارژ به ولتاژ به یک تقویت کننده شارژ خارجی نیاز دارد.