Efeito piezo e sensor acústico piezoelétrico

Os sinais de emissão acústica estão propagando-se na mídia sólida contêm informações características de fontes de emissão acústicas. Para usar essas informações para refletir características materiais ou o desenvolvimento de defeitos, é necessário receber sinais de emissão acústicos em superfícies sólidas. Os sinais de emissão acústica são sinais transitórios de ondas aleatórias com um deslocamento vertical mínimo de cerca de 10-7,10-14 metros. A frequência é distribuída no infra-som para a faixa de frequência ultra-sônica (vários hertz para dezenas de megahertz). Isso requer que os instrumentos de detecção de emissão acústica tenham alta velocidade de resposta, alta sensibilidade, alto ganho, ampla faixa dinâmica, forte capacidade de recuperação de bloqueio e detecção de frequência deCristal de disco cerâmico piezopode ser selecionado. No processo de detecção de emissão acústica real, os sinais detectados são muitas vezes sinais complexos que sofreram várias reflexões e transformações de forma de onda. Os sinais de emissão acústica são recebidos por sensores e convertidos em sinais elétricos. Os sensores dão uma curva de sensibilidade de freqüência de acordo com um método de calibração específico. Com base nisso, diferentes tipos de sensores com diferentes freqüências e sensibilidades podem ser selecionados de acordo com o objetivo e o ambiente de detecção.

O sensor ultrassônico é feito com base no princípio de que as características físicas de certas substâncias (como semicondutores, cerâmica piezo, cristais piezoelétricos, corpos ferromagnéticos e supercondutores) mudam com o exterior a ser medido. Ele usa muitos efeitos (incluindo efeitos físicos, efeitos químicos e efeitos biológicos) e fenômenos físicos, como o uso de resistência ao piezo, sensibilidade a umidade, sensibilidade térmica, sensibilidade à luz, sensibilidade magnética e sensibilidade ao gás. Deslocamento, campo magnético, gás é medido e convertido em eletricidade. A descoberta e utilização de novos princípios, novos efeitos e desenvolvimento e aplicação de novos materiais físicos levaram ao desenvolvimento de sensores físicos. Portanto, é necessário entender os vários efeitos em que os sensores são baseados e entendem, desenvolvê-los e aplicá-los. No processo de detecção de emissão acústica, o efeito piezoelétrico é geralmente usado.

O efeito piezoelétrico é reversível, que é um termo geral para os efeitos piezoelétricos positivos e negativos. É costume chamar o efeito piezoelétrico positivo um efeito piezoelétrico.

Quando certos materiais dielétricos dePzt material piezoelétrico cerâmicosão deformados por força externa em uma determinada direção, acusações positivas e negativas de diferentes sinais são geradas em certas superfícies do material dielétrico. Após a remoção da força externa, eles retornam a um estado sem carga. Este fenômeno é chamado de efeito piezoelétrico positivo. A carga gerada por uma força dielétrica é proporcional à magnitude da força externa. O coeficiente de proporcionalidade é uma constante piezoelétrica, relacionada à direção da deformação mecânica. É constante por uma determinada direção de um determinado material. A polaridade da carga gerada por uma força dielétrica depende da forma de deformação (compressão ou alongamento). Materiais com efeitos piezoelétricos significativos são chamados de materiais piezoelétricos. Comumente usados ​​são cristais únicos, como cristais de quartzo, lítio niobato linbo3, lítio galate ligao3, bismuto germanate bi12geo20, e policristais tais como titanato de bário após tratamento de polarização. Cerâmica de piezo elétrico, chumbo zirconate séries de titanate cerâmica piezoelétrica PZT. Novos materiais piezoelétricos incluem filmes piezoelétricos polímeros (como PVDF de fluoreto de polivinilideno) e semicondutores piezoelétricos (como ZNO, CDs). O efeito piezoelétrico de materiais de cristal único é devido à deformação da estrutura interna meridiana desses cristais únicos quando submetida a estresse externo, que está fazendo com que o estado macroscopicamente neutro original seja destruído e resultante da polarização. As células piezoelétricas e filmes piezoelétricos de polímero após a polarização (um forte campo elétrico é aplicado a uma determinada temperatura) é o resultado da polarização de domínios elétricos e pares de eletrodos.

Os sensores piezoelétricos são feitos usando o efeito piezoelétrico positivo converter energia não elétrica, como pressão, vibração, aceleração, etc. A energia elétrica é usada para medição precisa.

Quando um campo elétrico é aplicado na direção da polarização dielétrica deComponetets de anel PZT8 PIEZOCERAMIC, algumas dielétricas produzirão deformação mecânica ou estresse mecânico em uma determinada direção. Quando o campo elétrico externo é removido, a deformação ou estresse também desaparecem. Este fenômeno físico é chamado de efeito piezoelétrico inverso. Utilizando o efeito piezoelétrico inverso pode ser feito em geradores ultra-sônicos, alto-falantes piezoelétricos, osciladores de cristal piezo com uma freqüência altamente estável (como relógios de quartzo e relógios com um dia e erro noturno). O efeito piezoelétrico inverso pode ser usado para geração de sinal de emissão acústica. Como os elementos de conversão piezoelétricos têm duas propriedades importantes de autogeração e reversível, além de seu pequeno tamanho, peso leve, estrutura simples, operação confiável, alta frequência natural, alta sensibilidade e alta relação sinal-ruído, a aplicação de sensores piezoelétricos obtêm desenvolvimento rápido. Uma variedade de geradores de tensão, como suprimentos de alimentação piezoelétricos, fogões a gás e dispositivos de auto-ignição para motores de automóveis desenvolvidos usando o efeito piezoelétrico positivo na tecnologia de teste, o elemento de conversão piezoelétrico é um elemento típico de sensação de força, que pode medir a Mudável, quantidades físicas que formam uma força, como pressão, aceleração, choque mecânico e vibração, portanto, a aplicação de sensores piezoelétricos pode ser vista em uma ampla gama de campos, como acústica, mecânica, medicina e aeroespacial. O que é mais significativo é que, de acordo com os resultados das bio-piezoelétricas, é reconhecido que as coisas vivas têm piezeletricidade, e vários órgãos de sentido humano são, na verdade, sensores bio-piezoelétricos. Se a fratura for tratada de acordo com o efeito piezoelétrico positivo, a cicatrização pode ser acelerada; O efeito piezoelétrico inverso pode ser usado para alimentar os ossos para corrigir ossos deformados e outras funções. A principal desvantagem dos elementos de conversão piezoelétrica é que eles não têm saída estática, que requer alta impedância elétrica de saída e exigem cabacitância baixa e cabos de baixo ruído. A temperatura de operação de muitos materiais piezoelétricos é de apenas cerca de 250 ° C.