Cristall de quars piezoelèctric
Un cristall de quars és un material piezoelèctric que pot generar una tensió proporcional a l'estrès aplicat. Per a l'aplicació, s'ha de tallar un cristall de quars natural en forma d'una fina capa de forma rectangular o oval de gruix uniforme. Cada cristall té tres conjunts d'eixos: eixos òptics, tres eixos elèctrics OX1, OX2 i OX3 amb 120 graus entre si, i tres eixos mecànics OY1, OY2 i OY3 també a 120 graus entre si. Els eixos mecànics estaran en angle recte als eixos elèctrics. Alguns dels paràmetres que determinen la naturalesa del cristall per a l'aplicació són
· Angle en què es tallen les oblemes de cristall de quars natural
· Gruix de la placa
· Dimensió de la placa
· Mitjans de muntatge
Efecte piezoelèctric
L'eix XY d'un cristall piezoelèctric i la seva tècnica de tall es mostra a la figura següent.
Eixos XY d'un cristall piezoelèctric
La direcció, perpendicular a la cara més gran, és l'eix de tall a què es fa referència.
Si s'aplica una tensió elèctrica en les indicacions d'un eix elèctric (eix X), es produeix una tensió mecànica en la direcció de l'eix Y, que és perpendicular a l'eix X rellevant. De la mateixa manera, si es dóna una tensió mecànica al llarg de l'eix Y, es produiran càrregues elèctriques a les cares del cristall, perpendiculars a l'eix X que es troba en angle recte amb l'eix Y.
Alguns dels materials que hereten l'efecte piezoelèctric són el cristall de quars, la sal de Rochelle, el titanat de bari, etc. Els principals avantatges d'aquests cristalls són que tenen una gran capacitat mecànica i tèrmica, capaç de suportar un alt ordre de tensió, baixa filtració i bona resposta de freqüència, etc.
Un transductor piezoelèctric pot funcionar en un dels diversos modes tal com es mostra a la figura següent.
Cristall piezoelèctric
Transductor piezoelèctric
El principi principal d'un transductor piezoelèctric és que una força, quan s'aplica sobre el cristall de quars, produeix càrregues elèctriques sobre la superfície del cristall. El càrrec produït així es pot anomenar piezoelectricitat. L'electricitat piezo es pot definir com la polarització elèctrica produïda per una tensió mecànica sobre determinada classe de cristalls. La taxa de càrrega produïda serà proporcional a la taxa de canvi de força aplicada com a entrada. Com que la càrrega produïda és molt petita, es necessita un amplificador de càrrega per produir una tensió de sortida prou gran com per ser mesurada. També se sap que el dispositiu és mecànicament resistent. Per exemple, si es dóna una força de 15 kiloN al transductor, només es pot desviar a un màxim de 0,002 mm. Però la resposta de sortida pot ser tan alta com 100KiloHz. Això demostra que el dispositiu és el més adequat per al mesurament dinàmic.
La figura mostra un transductor piezoelèctric convencional amb un cristall piezoelèctric inserit entre una base sòlida i el membre sumador de força. Si s'aplica una força al port de pressió, la mateixa força caurà sobre el membre sumador de força. D'aquesta manera es generarà una diferència de potencial en el cristall a causa de la seva propietat. La tensió produïda serà proporcional a la magnitud de la força aplicada.
Transductor piezoelèctric
El transductor piezoelèctric pot mesurar la pressió de la mateixa manera a força o un es pot mesurar l' acceleració . Per a la mesura de baixa pressió, cal compensar la possible vibració de la quantitat. La pila de disc de quars de mesura de pressió s'enfronta a la pressió a través d'un diafragma ia l'altra banda d'aquesta pila, la massa compensadora seguida d'un quars compensador.
Aplicacions
1. A causa de la seva excel·lent resposta de freqüència, normalment s'utilitza com un acceleròmetre, on la sortida es troba en l'ordre de (1-30) mV per gravetat d'acceleració.
2. El dispositiu sol dissenyar-se per utilitzar-lo com un cargol pre tensional, de manera que es puguin realitzar mesures de tensió i de força de compressió.
3. Es pot utilitzar per mesurar la força, la pressió i el desplaçament en termes de tensió.
Avantatges
1. Resposta de freqüència molt alta.
2. Autogeneració, per la qual cosa no cal una font externa.
3. Fàcil d'usar ja que tenen dimensions petites i un ampli rang de mesura.
4. El titanat de bari i el quars es poden fer en qualsevol forma i forma desitjades. També té una gran constant dielèctrica. L'eix de cristall es pot seleccionar orientant la direcció d'orientació.
Un transductor LTRASONIC es pot personalitzar a les vostres aplicacions, coincidint amb el tipus adequat i donar-vos una solució professional.
