Spiediena sensors
ir rūpnieciskajā praksē visbiežāk izmantotais sensors. To plaši izmanto dažādās rūpnieciskās automatizācijas vidēs, kas ietver ūdens taupīšanu un hidroenerģiju, dzelzceļa transportu, viedās ēkas, ražošanas automatizāciju, aviāciju, militāro, naftas ķīmijas rūpniecību, naftas urbumus, elektroenerģiju, kuģus, darbgaldus, cauruļvadus un daudzas citas nozares, šādas: īsi iepazīstina ar dažiem izplatītiem sensoru principiem un to pielietojumu. Vēl viens medicīniskais spiediena sensors.
Tas ir viens no rūpnieciskajā praksē visbiežāk izmantotajiem sensoriem. Parasti parasto spiediena sensoru izeja ir analogais signāls. Analogais signāls attiecas uz nepārtrauktu signālu, kura informācijas parametri ir noteiktā diapazonā. Vai arī nepārtrauktā laika intervālā tā reprezentatīvās informācijas raksturīgo daudzumu var uzrādīt kā jebkuras vērtības signālu jebkurā brīdī. Spiediena sensori, kurus mēs parasti izmantojam, galvenokārt ir izgatavoti no pjezoelektriskā efekta, un šādus sensorus sauc arī par pjezoelektriskajiem sensoriem.
Mēs zinām, ka kristāli ir anizotropi, bet amorfie ir izotropi. Kad kāda kristāliska vide tiek deformēta ar mehānisku spēku noteiktā virzienā, rodas polarizācijas efekts; kad mehāniskais spēks tiek noņemts, tas atgriezīsies neuzlādētā stāvoklī, tas ir, kad tas ir zem spiediena, noteikts Šie kristāli var radīt elektrisku efektu, ko sauc par polarizācijas efektu. Pamatojoties uz šo efektu, zinātnieki ir izstrādājuši spiediena sensoru.
Pjezoelektriskie materiāli, ko galvenokārt izmanto pjezoelektriskajos sensoros, ir kvarcs, kālija nātrija tartrāts un amonija dihidrogēnfosfāts. Starp tiem kvarcs (silīcija dioksīds) ir dabisks kristāls, un pjezoelektriskais efekts ir atrodams šajā kristālā. Noteiktā temperatūras diapazonā pjezoelektriskās īpašības vienmēr pastāv, bet pēc tam, kad temperatūra pārsniedz šo diapazonu, pjezoelektriskās īpašības pilnībā izzūd (šī augstā temperatūra ir tā sauktais "Kirī punkts"). Tā kā elektriskais lauks nedaudz mainās, mainoties spriegumam (tas ir, pjezoelektriskais koeficients ir salīdzinoši zems), kvarcs pakāpeniski tiek aizstāts ar citiem pjezoelektriskiem kristāliem. Un kālija nātrija tartrātam ir liela pjezoelektriskā jutība un pjezoelektriskais koeficients, taču to var izmantot tikai istabas temperatūras un zema mitruma vidē. Dihidrogēnfosfāts ir mākslīgs kristāls ar relatīvo blīvumu 1,80 un kušanas temperatūru 190 grādi. Tas var izturēt augstu temperatūru un relatīvi augstu mitrumu un ir stabils gaisā. Šķīdība ūdenī istabas temperatūrā (20 grādi) ir 37,4 g, nedaudz šķīst etanolā un nešķīst acetonā, tāpēc to plaši izmanto. Pašlaik pjezoelektriskais efekts tiek piemērots arī polikristāliem, piemēram, pašreizējai pjezoelektriskajai keramikai, tostarp bārija titanāta pjezoelektriskajai keramikai, PZT, niobāta pjezoelektriskajai keramikai, svina magnija niobāta pjezoelektriskajai keramikai un tamlīdzīgiem izstrādājumiem.
Pjezoelektriskais efekts ir pjezoelektriskā sensora galvenais darbības princips, un pjezoelektrisko sensoru nevar izmantot statiskam mērījumam, jo lādiņš pēc ārējā spēka tiek saglabāts tikai tad, ja cilpai ir bezgalīga ieejas pretestība. Patiesībā tas tā nav, tāpēc tas nosaka, ka pjezoelektriskais sensors var izmērīt tikai dinamisko spriegumu.
Pjezoelektriskos sensorus galvenokārt izmanto paātrinājuma, spiediena un spēka mērīšanai. Pjezoelektriskais akselerometrs ir plaši izmantots akselerometrs. Tam ir vienkāršas struktūras priekšrocības, mazs izmērs, viegls svars un ilgs kalpošanas laiks. Pjezoelektriskie akselerometri ir plaši izmantoti lidmašīnu, automašīnu, kuģu, tiltu un ēku vibrācijas un trieciena mērīšanai, īpaši aviācijas un kosmosa jomā. Pjezoelektriskos sensorus var izmantot arī, lai mērītu degšanas spiedienu un vakuuma mērījumus dzinēja iekšpusē. To var izmantot arī militārajā rūpniecībā, piemēram, ar to mēra kameras spiediena izmaiņas un uzpurņa triecienviļņa spiedienu brīdī, kad kamerā tiek izšauta ieroča lode. To var izmantot gan liela, gan maza spiediena mērīšanai.
Pjezoelektriskos sensorus plaši izmanto arī biomedicīnas mērījumos. Piemēram, kambaru katetra mikrofoni ir izgatavoti no pjezoelektriskiem sensoriem. Tā kā dinamiskā spiediena mērīšana ir tik izplatīta, pjezoelektrisko sensoru pielietojums ir ļoti plašs.
Papildus pjezoelektriskajiem sensoriem ir arī pjezorezistīvie sensori, kas izgatavoti, izmantojot pjezorezistīvo efektu, deformācijas sensori, izmantojot deformācijas efektu, utt. Šie dažādie spiediena sensori izmanto dažādus efektus un dažādus materiālus, un tos var atskaņot dažādos gadījumos. unikāls lietojums.
