Основные понятия. Работа пьезоэлектрического датчика основана на пьезоэлектри­ческом эффекте

Работа пьезоэлектрического датчика основана на пьезоэлектри­ческом эффекте. Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1880 г. («пьезо» означает сжимаю); сущность его заключается в том, что на гранях некоторых кристаллов при их сжатии или растяжении появляются заряды, подобные поляризационным. В качестве мате­риалов для датчиков применяются кварц, титанат бария, сегнето­ва соль, турмалин и др. Пьезоэлектрические датчики относятся к датчикам генераторного типа (входная величина — сила, выход­ная —количество электричества).

Различают прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в том, что под влияни­ем механических напряжений на гранях некоторых кристаллов по­являются электрические заряды. При снятии усилий кристалл возвращается в ненаэлектризованное состояние. Обратный пьезо­электрический эффект заключается в том, что при внесении пьезо­кристалла в электрическое поле, силовые линии которого совпада­ют с направлением пьезоэлектрической оси, происходит изменение геометрических размеров кристалла (сжатие или растяжение).

Прямой пьезоэлектрический эффект используется для измере­ний быстро протекающих динамических процессов (так как пьезо­электрические датчики обладают высокой собственной частотой), например давления в стволах различных орудий при выстреле, дав­ления газов в двигателях внутреннего сгорания, давления звуковых колебаний. Большое применение получили пьезоэлектрические адаптеры (звукосниматели), манометры, вибраторы для измерения вибраций машин, измерители ускорений (акселерометры) и многие другие устройства.

Обратный пьезоэлектрический эффект нашел применение, на­пример, в ультразвуковых генераторах, с помощью которых можно произвести очистку поверхности изделий из металла, стекла и ке­рамики, пайку и лужение металлов, поверхность которых на возду­хе быстро покрывается окисной пленкой, препятствующей соедине­нию припоя с металлом (например, алюминием), ультразвуковых дефектов в деталях, залегающих на большой глубине, например раковин, включений из шлака, трещин, и т. п.

Следует отметить, что выходная мощность пьезодатчика очень мала, поэтому на его выходе должен быть включен электронный усилитель с большим входным сопротивлением. Усилитель и дат­чик соединены экранированным кабелем.

Пьезоэлектрические датчики обладают следующими достоинст­вами: малыми габаритами, простотой конструкции, надежностью в работе, возможностью измерения быстропеременных нагрузок.

Дата добавления: 2015-05-09