کوارتز کریستال پیزوالکتریک
یک کریستال کوارتز یک ماده پیزوالکتریک است که می تواند ولتاژ متناسب با تنش اعمال شده بر روی آن ایجاد کند. برای کاربرد، یک کریستال طبیعی کوارتز باید به شکل یک ورقه نازک از شکل مستطیلی یا بیضی ضخامت یکنواخت بریده شود. هر کریستال دارای سه مجموعه محور است - محورهای نوری، سه محور الکتریکی OX1، OX2 و OX3 با 120 درجه با یکدیگر و سه محور مکانیکی OY1، OY2 و OY3 نیز در 120 درجه با یکدیگر هستند. محورهای مکانیکی در راستای محورهای الکتریکی قرار دارند. برخی از پارامترهایی که طبیعت کریستال را برای کاربرد تعیین می کنند
· زاویه ای که ویفر از بلور کوارتز طبیعی بریده شده است
· ضخامت ورق
· ابعاد صفحه
· ابزار نصب
اثر پیزوالکتریک
محور XY یک کریستال پیزوالکتریک و تکنیک برش آن در شکل زیر نشان داده شده است.
محور XY از یک کریستال پیزوالکتریک
جهت، عمود بر بزرگترین چهره، محور برش است.
اگر یک تنش الکتریکی در جهت یک محور الکتریکی (محور X) اعمال شود، یک فشار مکانیکی در جهت محور Y تولید می شود که عمود بر محور مربوطه X است. به طور مشابه، اگر یک فشار مکانیکی در امتداد محور Y داده شود، بارهای الکتریکی روی چهره های کریستال، عمود بر محور X که در جهت راست به محور Y است، تولید می شود.
برخی از مواد که اثر پیزو الکتریکی را به ارث می برند عبارتند از کریستال کوارتز، نمک روشل، تیتانات باریم و غیره. مزایای اصلی این کریستال ها این است که آنها توانایی حالت مکانیکی و حرارتی بالا، توانایی مقاومت در برابر مرتبه بالاتر، فشار پایین، و پاسخ فرکانس خوب و غیره دارند.
یک مبدل پیزوالکتریک ممکن است در یکی از حالت های مختلف عمل شود که در شکل زیر نشان داده شده است.
کریستال پیزوالکتریک
مبدل پیزوالکتریک
اصل اصلی یک مبدل پیزوالکتریک این است که نیرویی که بر روی بلوری کوارتز اعمال می شود، بار الکتریکی روی سطح کریستال ایجاد می کند. شارژ به این ترتیب تولید می شود به عنوان پیزو الکتریکی نامیده می شود. برق پیزو را می توان به عنوان قطبش الکتریکی تولید شده توسط فشار مکانیکی در کلاس خاصی از بلورها تعریف کرد. نرخ شارژ تولید شده متناسب با نرخ تغییر نیرو است که به عنوان ورودی مورد استفاده قرار می گیرد. همانطور که شارژ تولید شده بسیار کوچک است، یک تقویت کننده شارژ مورد نیاز است تا ولتاژ خروجی را اندازه گیری کند که به اندازه کافی بزرگ باشد. این دستگاه نیز مکانیکی است. به عنوان مثال، اگر نیروی 15 کیلووات N به مبدل داده شود، ممکن است فقط حداکثر 0.002 میلیمتر باشد. اما پاسخ خروجی ممکن است تا 100KiloHz باشد. این نشان می دهد که این دستگاه برای سنجش پویا مناسب است.
شکل نشان می دهد یک مبدل پیزوالکتریک معمولی با یک کریستال پیزوالکتریک بین یک پایه جامد و عضو جمع کننده نیرو وارد شده است. اگر یک نیروی در پمپ فشار اعمال شود، نیروی مشابه بر روی عضو جمع شدن نیرو سقوط می کند. بنابراين اختلاف پتانسیل به علت مالکیت آن بر روی کریستال تولید می شود. ولتاژ تولید شده به مقدار نیروی اعمال شده متناسب خواهد بود.
مبدل پیزوالکتریک
مبدل پیزوالکتریک می تواند فشار را اندازه گیری کند به همان شیوه زور یا یک شتاب می تواند اندازه گیری شود. برای اندازه گیری فشار کم، لرزش احتمالی مقدار باید جبران شود. پشته دیسک کوارتز اندازه گیری فشار با فشار دیافراگم روبرو می شود و در طرف دیگر این پشته، جرم جبران شده به دنبال کوارتز جبرانی است.
برنامه های کاربردی
1. با توجه به پاسخ فرکانس عالی خود، به طور معمول به عنوان شتاب سنج مورد استفاده قرار می گیرد، جایی که خروجی به ترتیب (1-30) mV در هر وزن شتاب است.
2. دستگاه معمولا برای استفاده به عنوان یک پیچ قبل از تنش، به طوری که اندازه گیری نیروی کششی و فشرده سازی می تواند ساخته شود.
3. می تواند برای اندازه گیری نیرو، فشار و جابجایی مورد استفاده قرار گیرد از لحاظ ولتاژ.
مزایای
1. پاسخ فرکانس بسیار بالا.
2. خود تولید کننده، بنابراین نیازی به منبع خارجی نیست.
3. ساده استفاده از آنها به عنوان ابعاد کوچک و محدوده اندازه گیری بزرگ است.
4. تیتانات باریم و کوارتز را می توان در هر شکل و فرم مورد نظر ساخته شده است. همچنین دارای یک ثابت دی الکتریک بزرگ است. محور کریستال با جهت جهت جهت گیری انتخاب می شود.
مبدل LTRASONIC می تواند در برنامه های خود سفارشی، مطابق با نوع مناسب و به شما یک راه حل حرفه ای است.
