Vigeuzi hivi vimo katika kikundi kidogo cha jenereta, vinatokana na chaji za umeme zilizokusanywa kimitambo. Matokeo yake, uhusiano wafuatayo unajulikana: Q=d P. Katika kesi hii, d ni moduli ya piezoelectric, na P ni nguvu. Kama sheria, nyenzo ni quartz, tourmaline, mchanganyiko wa annealing, bariamu, risasi. Ili kuunda transducer ya piezoelectric, ni muhimu kutumia mifumo ya upakiaji: mbano, kupinda, kukata, mvutano.
Athari ya moja kwa moja na ya nyuma ya piezoelectric
Athari ya moja kwa moja inabainishwa na yafuatayo: nyenzo ya fuwele inayotumiwa huunda kimiani kutokana na ayoni zilizochajiwa kupangwa kwa mpangilio fulani. Katika mchakato huo, chembe zisizofanana hubadilishana na hulipa fidia, na kusababisha kutokuwa na upande wa umeme. Fuwele zina sifa ambazo zimeonyeshwa kama ifuatavyo:
- ulinganifu kwa heshima ya mhimili;
- kwa kuzingatia mwonekano wa awali, kimiani inaonekana ikiwa na ioni ambazo hubadilishana na kufidia.
Ikiwa nyenzo iliyotumika katika mchakato itaelekezwa kwa nguvu Fx, basiimeharibika, umbali kati ya chaji chanya na hasi hubadilika, na mwelekeo katika mhimili uliopewa huwa na umeme. Haya yote yameonyeshwa katika fomula q=d11Fx na ni sawia na nguvu. Mgawo unahusishwa na dutu na hali yake, ina jina - moduli ya piezoelectric. Faharasa hubainishwa kwa nguvu na makali, lakini ukibadilisha mwelekeo, athari itakuwa tofauti.
Transducer ya piezoelectric katika mchakato wa moja kwa moja huweka fuwele za umeme kwa ushawishi wa nguvu za nje. Athari hii hutokea chini ya ushawishi wa vitu ambavyo ni umeme. Ili kufanya vyombo vya kupimia, utahitaji fuwele za quartz. Hiyo ni, kanuni ya uendeshaji wa transducer ya piezoelectric ni kama ifuatavyo: kwa athari ya moja kwa moja, hatua hufanywa kupitia mechanics, na kinyume chake, fuwele huharibika.
Madhara ya ziada ya piezo
Kioo kinaweza kugawanyika sahani inapokabiliwa na nguvu kwenye vishoka vya X, Y. Fy – transverse, kwa Fz hakuna malipo yanayotokea. Kioo cha quartz iko kwenye shoka tatu za kuratibu. Ili kutumia transducers ya piezoelectric, ni muhimu kukata sahani inayoonyesha athari. Ina maelezo yafuatayo:
- nguvu ya juu;
- voltage inaruhusiwa hadi 108 N/m2, kwa hivyo nguvu kubwa zinazoweza kupimika zinawezekana;
- ugumu na unyumbufu;
- msuguano mdogo ndani;
- utulivu,ambayo haibadiliki;
- Kipengele cha ubora wa juu zaidi wa nyenzo iliyoundwa.
Sahani za quartz hutumika tu katika transducer zinazopima shinikizo na nguvu. Kwa kuzingatia ugumu wa nyenzo, ni ngumu kusindika, kwa hivyo sura rahisi huundwa kutoka kwayo. Moduli ni mara kwa mara kwa joto la mara kwa mara. Ikiwa inaongezeka, basi katika kesi hii kuna kupungua kwa moduli. Sifa za piezoelectric hupotea kwa nyuzi joto 573.
Maelezo ya kifaa na saketi za vipimo
Transducer ya shinikizo la piezoelectric ina muundo ufuatao:
- utando, ambao ndio sehemu ya chini ya kipochi;
- bina la nje limewekwa chini, na la kati limewekewa maboksi ya quartz;
- sahani zina ukinzani wa juu, zimeunganishwa sambamba;
- foili na sehemu ya ndani ya kebo hufungwa kwenye shimo lililofungwa na mfuniko.
Nguvu ya pato ni ndogo, katika suala hili, amplifier yenye upinzani mkubwa hutolewa. Kimsingi, voltage inategemea uwezo wa mzunguko wa pembejeo. Tabia za transducer zinaonyesha unyeti na uwezo. Kimsingi, hii ni malipo na viashiria vya kifaa mwenyewe. Ikihesabiwa kwa jumla, basi nguvu ifuatayo ya kutoa itapatikana: Sq =q/F au Uxx=d11 F/Co.
Ili kupanua masafa, ni muhimu kuongeza viwango vya chini vilivyopimwa kuelekea mzunguko wa saa usiobadilika. Ni rahisi kufanya hivyo kwa kuwashacapacitors ambazo ziko sambamba na kifaa. Katika kesi hii, hata hivyo, voltage ya pato itapungua. Upinzani ambao umeongezeka utapanua safu bila kupoteza unyeti. Lakini ili kuiongeza, sifa zilizoboreshwa za kujitenga na vikuza vilivyo na ingizo la upinzani wa juu zinahitajika.
Maelezo ya saketi za vipimo
Upinzani mahususi na wa uso huamua wao wenyewe, na sehemu kuu ya quartz ni ya juu zaidi, kwa hivyo kibadilishaji umeme cha piezoelectric lazima kifungwe. Matokeo yake, ubora unaboreshwa na uso unalindwa kutokana na unyevu na uchafu. Mizunguko ya vipimo vya sensor iliundwa kama vikuza vya ustahimilivu wa hali ya juu, ambavyo vilitegemea hatua ya pato la transistor yenye athari ya shambani na amplifier isiyogeuza yenye kifaa cha kufanya kazi. Voltage hutolewa kwa ingizo na pato.
Hata hivyo, transducer hii ya kizamani ya piezoelectric ilikuwa na dosari:
- utegemezi wa voltage ya pato na usikivu kuhusiana na sauti ya kitambuzi;
- uwezo usio thabiti unaobadilika kutokana na hali ya joto.
Kiwango cha kipenyo cha amplifaya na unyeti hubainishwa na hitilafu inayoruhusiwa, ikiwa sauti thabiti iliyojumuishwa itaongezwa C1. Mfumo: ys=(ΔCo + ΔCk)/(Co+Ck +C1). Baada ya mabadiliko tunapata: S=Ubx/F. Ikiwa mgawo huongezeka, kwa mtiririko huo, na vigezo hivi vinaongezeka. Saketi ya kupimia ina sifa ya:
- rekodi ya matukio ya mara kwa mara;
- resistance R inabainishwa na faida ya ingizo, kutenganisha vihisi, kebo na R3;
- transistors za MOS zina nguvu zaidi kuliko vifaa vya shambani lakini zina kiwango cha juu cha kelele;
- R3 hutuliza voltage, thamani yake inakokotolewa kama ~ 1011 Ohm.
Kuchanganua kigezo cha mwisho, tunaweza kudhani kuwa kisanduku kisichobadilika ni kama ifuatavyo: t ≦ 1c. Vifaa leo vinaweza kutumia vitambuzi vya piezoelectric vilivyo na vikuza volteji kuchaji.
Faida za Kifaa
Transducer ya piezoelectric ina faida zifuatazo:
- mkusanyiko rahisi wa muundo;
- vipimo;
- kutegemewa;
- ubadilishaji wa voltage ya mitambo kuwa chaji ya umeme;
- vigezo vinavyoweza kupimwa kwa haraka.
Katika kesi ya nyenzo kama vile quartz, ambayo iko karibu na hali inayofaa ya mwili, ubadilishaji wa mechanics kuwa chaji ya umeme inawezekana kwa hitilafu ya chini zaidi ya -4 hadi -6. Hata hivyo, maendeleo ya teknolojia ya juu-usahihi imeboresha uwezo wa kutambua usahihi usio na hasara. Kwa hivyo, tunaweza kuhitimisha kwamba transducers hizi za piezoelectric ndizo zinazofaa zaidi kwa kupima nguvu, shinikizo na vipengele vingine.
Mchapuko wa PET una muundo ufuatao:
- vifaa vyote vimeunganishwa kwenye msingi wa titanium;
- mbili iliwasha vipengele vya piezoelectric kwa wakati mmojakutoka kwa quartz;
- uzito ajieni wa msongamano mkubwa iliyoundwa kwa vipimo vya chini zaidi;
- kuondolewa kwa ishara kwa karatasi ya shaba;
- yeye, kwa upande wake, ameunganishwa kwa kebo ambayo inauzwa;
- sensore iliyofunikwa na kofia iliyosombwa kwenye msingi;
- ili kurekebisha mita kwenye kitu, kata uzi.
Licha ya wingi, kitambuzi ni thabiti na mnene. Inafanya kazi kwa 150 m/s2.
Vipengele vya muundo wa vigeuzi
Iwapo ni muhimu kutengeneza kihisi cha kuongeza kasi, ni muhimu kuambatisha kwa njia sahihi bati zinazohisi piezo kwenye msingi. Hatua hii inafanywa na soldering. Ni lazima kebo ikidhi mahitaji yafuatayo:
- upinzani wa insulation inapaswa kuwa juu;
- skrini imewekwa kando ya sebule;
- anti-mtetemo;
- kubadilika.
Yaani, kebo haipaswi kutikiswa kwa kuingiza sauti ya amplifier. Mzunguko wa kupima umeundwa kwa ulinganifu ili kuingiliwa kusitokee. Katika sensor, uunganisho ni asymmetric, upinzani wa viongozi na kesi imeunganishwa kwa njia ambayo insulation ya sahani za nje hupatikana. Ili kufikia matokeo yaliyohitajika, mita inahitajika kufanywa kutoka kwa idadi isiyo ya kawaida ya vifaa vinavyotumiwa katika mchakato. Vipengele hubandikwa dhidi ya amplifier kupitia mashimo katika sehemu ya kati na kupitia vihami ambavyo vimebanwa kwenye kipochi.
Vipengele vya vifaa vya kupimia mtetemo
Ili kuongeza usikivu wa kifaa cha kupimia, ni muhimu kutumia vipengele vya juu vya modulus piezoelectric. Hiinyenzo zimewekwa kwa sambamba katika mstari na kuunganishwa na gaskets za chuma na sahani. Kwa athari sawa, vitu vinavyofanya kazi kwenye kupiga bado vinaweza kutumika. Hata hivyo, ni masafa ya chini na duni ikilinganishwa na mitambo ya kubana.
Nyenzo inaweza kuwa bimorph, kwa kawaida hukusanywa kwa mfululizo au sambamba, yote inategemea shoka zilizowekwa vyema. Kama sheria, hizi ni sahani mbili. Ikiwa safu ya upande wowote itazingatiwa, kuwekelea kwa chuma na unene wa wastani kunaweza kutumika badala ya kipengele cha piezoelectric.
Ili kupima mawimbi yanayosonga polepole vya kutosha, fanya yafuatayo:
- transducer ya piezoelectric iliyojumuishwa kwenye oscillator;
- crystal iko katika masafa ya sauti;
- mara tu mzigo unapotokea, viashirio vitabadilika.
Leo, piezo accelerometers ni vifaa vya hali ya juu vinavyoweza kuwa na masafa ya juu, vyenye hisia kali.
Chanzo mbadala cha nishati kupitia vigeuzi
Mojawapo ya njia maarufu na isiyoisha ya kuzalisha umeme ni nishati ya mawimbi. Vituo hivyo vimewekwa moja kwa moja katika mazingira ya majini. Jambo hili linahusishwa na mionzi ya jua, ambayo joto juu ya wingi wa hewa, kutokana na ambayo mawimbi hutokea. Shimoni la jambo hili lina nguvu ya nishati, ambayo huamuliwa na nguvu ya upepo, upana wa pande za hewa, muda wa upepo.
Thamani inaweza kubadilika-badilika katika maji ya kina kifupi au kufikia kW 100 kwa kila mita. Mbadilishaji wa nishati ya wimbi la piezoelectric hufanya kazi kulingana na kanuni fulani. Ngazi ya maji huinuka kwa njia ya wimbi, katika mchakato huo hewa hupigwa nje ya chombo. Mitiririko hiyo kisha hupitishwa na turbine inayorudi nyuma. Kizio huzunguka katika mwelekeo fulani, bila kujali mwendo wa mawimbi.
Kifaa hiki kina sifa nzuri. Hadi leo, uboreshaji wa kubuni haujatabiriwa, kwa sababu ufanisi na kanuni ya uendeshaji imethibitishwa kwa njia zote zilizopo. Katika mchakato wa maendeleo ya teknolojia, vituo vya kuelea vinaweza kujengwa.
Ultrasonic piezoelectric transducer
Kifaa hiki kimeundwa kwa njia ambayo haihitaji mipangilio ya ziada. Ina vifaa vya kuzuia kumbukumbu, ambayo inatoa matokeo ya kiufundi. Inarejelea vifaa vya kudhibiti na kupimia. Vifaa vile hutofautiana katika aina, sifa za kiufundi, ambazo zinaundwa kwa misingi ya data ya kubuni na madhumuni na makosa madogo. Mahitaji yote yanazingatiwa kulingana na muundo.
Kwa vifaa vile vyote, mpango wa uundaji wa kawaida hutolewa: kigunduzi cha dosari, nyumba, elektrodi, kipengele kikuu ambacho kimefungwa kwenye msingi, msingi, foil na nyenzo nyingine. Transducer ya piezoelectric ya ultrasonic ni mfano wa matumizi. Inakuruhusu kupokea data moja kwa moja kwa kutumia sauti iliyosakinishwa kwenye msingi wa kifaa.
Programu za transducer za Piezo
Vifaa vilivyo naathari ya moja kwa moja hutumiwa katika vyombo vinavyopima nguvu, shinikizo, kuongeza kasi. Wana kiwango cha juu cha mzunguko na ukali. Kifaa kilicho na maoni hutumiwa katika vibrations za ultrasonic, ubadilishaji wa dhiki kuwa deformation, kusawazisha. Ikiwa athari zote mbili zitazingatiwa kwa wakati mmoja, basi chaguo hili linafaa kwa piezoreonators ambazo hubadilisha aina moja ya nishati hadi nyingine haraka sana.
Vifaa vyema, vilivyounganishwa kinyume, hufanya kazi kwa mizunguko kiotomatiki na hutumika katika jenereta. Upeo wa maombi yao ni mkubwa, kwa kuwa wana utulivu wa juu wakati umeundwa vizuri. Mara nyingi, resonators kadhaa za piezo hutumiwa kufikia athari inayotaka na kupata taarifa sahihi.
Hasara za vigeuzi
Vifaa hivi vina idadi kubwa ya vipengele vyema. Hata hivyo, pia zina vipengele hasi:
- upinzani wa pato - upeo;
- mizunguko na kebo za kupimia lazima ziundwe kwa kuzingatia mahitaji na miongozo madhubuti.
Hesabu ya transducer ya piezoelectric mwanzoni hupata fomula ya mlinganyo wa masafa ya resonant: Fp =0.24 ·c·. Unene wa sahani: h=Fp a2 / 0.24 c=35 103 25 10 -6/ 0.24 2900=1.257 10-3m. Sifa za nishati huhesabiwa kama ifuatavyo: Wak =Wak.ud S=40 4.53 10-3.
