Drucksensor
ist der in der industriellen Praxis am häufigsten eingesetzte Sensor. Es ist in verschiedenen industriellen Automatisierungsumgebungen weit verbreitet, darunter Wasserwirtschaft und Wasserkraft, Schienenverkehr, intelligente Gebäude, Produktionsautomatisierung, Luft- und Raumfahrt, Militär, Petrochemie, Ölquellen, Elektrizität, Schiffe, Werkzeugmaschinen, Pipeline und viele andere Branchen, die folgenden stellt kurz einige gängige Sensorprinzipien und ihre Anwendungen vor. Ein weiterer medizinischer Drucksensor.
Er ist einer der am häufigsten verwendeten Sensoren in der industriellen Praxis. Im Allgemeinen ist die Ausgabe gewöhnlicher Drucksensoren ein analoges Signal. Ein analoges Signal bezieht sich auf ein kontinuierliches Signal, dessen Informationsparameter innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen. Oder in einem kontinuierlichen Zeitintervall kann die charakteristische Größe ihrer repräsentativen Information zu jedem Zeitpunkt als Signal mit beliebigem Wert dargestellt werden. Die Drucksensoren, die wir normalerweise verwenden, bestehen hauptsächlich aus piezoelektrischem Effekt, und solche Sensoren werden auch als piezoelektrische Sensoren bezeichnet.
Wir wissen, dass Kristalle anisotrop und amorph isotrop sind. Wenn ein kristallines Medium durch mechanische Kraft in eine bestimmte Richtung verformt wird, tritt ein Polarisationseffekt auf; Wenn die mechanische Kraft entfernt wird, kehrt es in einen ungeladenen Zustand zurück, dh wenn es unter Druck steht, wird ein bestimmter Diese Kristalle können einen elektrischen Effekt erzeugen, der als Polarisationseffekt bezeichnet wird. Basierend auf diesem Effekt haben Wissenschaftler einen Drucksensor entwickelt.
Zu den hauptsächlich in piezoelektrischen Sensoren verwendeten piezoelektrischen Materialien gehören Quarz, Kaliumnatriumtartrat und Ammoniumdihydrogenphosphat. Unter ihnen ist Quarz (Siliziumdioxid) ein natürlicher Kristall, und der piezoelektrische Effekt findet sich in diesem Kristall. Innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs sind die piezoelektrischen Eigenschaften immer vorhanden, aber nachdem die Temperatur diesen Bereich überschreitet, verschwinden die piezoelektrischen Eigenschaften vollständig (diese hohe Temperatur ist der sogenannte "Curie-Punkt"). Da sich das elektrische Feld mit der Spannungsänderung leicht ändert (d. h. der piezoelektrische Koeffizient relativ niedrig ist), wird Quarz allmählich durch andere piezoelektrische Kristalle ersetzt. Und Kaliumnatriumtartrat hat eine große piezoelektrische Empfindlichkeit und einen großen piezoelektrischen Koeffizienten, aber es kann nur in einer Umgebung mit Raumtemperatur und niedriger Feuchtigkeit angewendet werden. Dihydrogenphosphat ist ein künstlicher Kristall mit einer relativen Dichte von 1,80 und einem Schmelzpunkt von 190 Grad. Es kann hohen Temperaturen und relativ hoher Luftfeuchtigkeit standhalten und ist an der Luft stabil. Die Löslichkeit in Wasser bei Raumtemperatur (20 Grad) beträgt 37,4 g, ist leicht löslich in Ethanol und unlöslich in Aceton, daher ist es weit verbreitet. Gegenwärtig wird der piezoelektrische Effekt auch auf Polykristalle angewendet, wie z. B. aktuelle piezoelektrische Keramiken, einschließlich piezoelektrische Bariumtitanat-Keramik, PZT, piezoelektrische Niobat-Keramik, piezoelektrische Bleimagnesiumniobat-Keramik und dergleichen.
Der piezoelektrische Effekt ist das Hauptarbeitsprinzip des piezoelektrischen Sensors, und der piezoelektrische Sensor kann nicht für statische Messungen verwendet werden, da die Ladung nach der äußeren Kraft nur gespeichert wird, wenn die Schleife eine unendliche Eingangsimpedanz hat. Dies ist in der Realität nicht der Fall, so dass der piezoelektrische Sensor nur dynamische Spannungen messen kann.
Piezoelektrische Sensoren werden hauptsächlich in der Beschleunigungs-, Druck- und Kraftmessung eingesetzt. Der piezoelektrische Beschleunigungsmesser ist ein häufig verwendeter Beschleunigungsmesser. Es hat die Vorteile einer einfachen Struktur, einer geringen Größe, eines geringen Gewichts und einer langen Lebensdauer. Piezoelektrische Beschleunigungsmesser sind weit verbreitet bei der Vibrations- und Schockmessung von Flugzeugen, Automobilen, Schiffen, Brücken und Gebäuden, insbesondere in den Gebieten der Luft- und Raumfahrt, verwendet worden. Piezoelektrische Sensoren können auch zur Messung des Verbrennungsdrucks und Unterdruckmessungen innerhalb des Motors verwendet werden. Es kann auch in der Militärindustrie verwendet werden, zum Beispiel wird es verwendet, um die Änderung des Kammerdrucks und des Stoßwellendrucks der Mündung in dem Moment zu messen, in dem die Gewehrkugel in die Kammer abgefeuert wird. Es kann verwendet werden, um sowohl große als auch kleine Drücke zu messen.
Piezoelektrische Sensoren werden auch häufig in biomedizinischen Messungen eingesetzt. Beispielsweise bestehen Ventrikelkathetermikrofone aus piezoelektrischen Sensoren. Da die Messung des dynamischen Drucks so weit verbreitet ist, ist die Anwendung von piezoelektrischen Sensoren sehr breit.
Zusätzlich zu piezoelektrischen Sensoren gibt es auch piezoresistive Sensoren, die unter Verwendung des piezoresistiven Effekts hergestellt werden, Dehnungssensoren, die den Dehnungseffekt verwenden usw. Diese unterschiedlichen Drucksensoren verwenden unterschiedliche Effekte und unterschiedliche Materialien und können sie bei verschiedenen Gelegenheiten spielen. einzigartige Verwendung.
