우리는 일상 생활에서 금속에 가해지는 기계적 응력, 온도 수준, 압력 수준 등과 같은 물리적 양을 측정해야하는 다양한 상황에 직면합니다. 이러한 모든 응용 분야에는 이러한 미지의 양을 단위로 측정 할 수있는 장치가 필요합니다. 우리에게 익숙한 교정. 우리에게 가장 유용한 장치 중 하나는 변환기 . 변환기는 모든 유형의 물리량을 전압 또는 전압으로 비례 전기량의 형태로 변환 할 수있는 전기 장치입니다. 전류 . 다양한 유형의 변환기의 대규모 풀에서이 기사는 압전 변환기 .

압전 변환기는 무엇입니까?

그만큼 압전 변환기의 정의 이다 전기 변환기 어떤 형태로든 변환 할 수있는 물리량을 전기 신호로 , 측정에 사용할 수 있습니다. 물리량을 전기 신호로 변환하기 위해 압전 재료의 특성을 사용하는 전기 변환기는 압전 변환기.

압전 변환기

압전 재료는 피에조 전기 , 모든 유형의 기계적 응력 또는 변형을 적용하면 적용된 응력에 비례하는 전압이 생성됩니다. 이 생성 된 전압은 전압을 사용하여 측정 할 수 있습니다. 측정 기기 재료에 적용된 응력 또는 변형 값을 계산합니다.

압전 재료의 유형

압전 재료의 일부 유형은 다음과 같습니다.

자연적으로 사용 가능한 것 : 석영, 로셸 소금, 토파즈, 토르말린 그룹 미네랄 및 실크, 나무, 에나멜, 뼈, 머리카락, 고무, 상아질과 같은 일부 유기 물질. 인위적으로 제조 압전 재료 Polyvinylidene difluoride, PVDF 또는 PVF2, Barium titanate, Lead titanate, Lead zirconate titanate (PZT), Potassium niobate, Lithium niobate, Lithium tantalate 및 기타 무연 압전 세라믹입니다.

모든 압전 재료를 사용할 수있는 것은 아닙니다. 압전 변환기 . 변환기로 사용되는 압전 재료가 충족해야하는 특정 요구 사항이 있습니다. 측정 목적으로 사용되는 재료는 주파수 안정성, 높은 출력 값, 극한 온도 및 습도 조건에 민감하지 않고 다양한 형태로 제공 될 수 있거나 특성을 방해하지 않고 다양한 형태로 제조 될 수 있도록 유연해야합니다.

불행히도 이러한 모든 특성을 가진 압전 재료는 없습니다. 석영 자연적으로 사용 가능하지만 출력 레벨이 작은 매우 안정적인 크리스탈입니다. 천천히 변화하는 매개 변수는 석영으로 측정 할 수 있습니다. Rochelle 소금은 가장 높은 출력 값을 제공하지만 환경 조건에 민감하며 1150F 이상에서는 작동 할 수 없습니다.

압전 변환기 작동

압전 변환기 압전 원리로 작동합니다. 압전 재료 (일반적인 석영)의 표면은은과 같은 전도성 재료의 얇은 층으로 코팅됩니다. 응력이 가해지면 재료의 이온이 전도성 표면 중 하나로 이동하면서 다른 표면에서 멀어집니다. 이로 인해 전하가 발생합니다. 이 전하는 스트레스 교정에 사용됩니다. 생성 된 전하의 극성은 적용된 응력의 방향에 따라 달라집니다. 스트레스는 C로 두 가지 형태로 적용될 수 있습니다. 억압적인 스트레스 과 인장 응력 아래 그림과 같이.

압전 변환기의 작동

압전 변환기 공식

크리스탈의 방향은 생성되는 전압의 양에도 영향을 미칩니다. 변환기의 크리스탈은 세로 위치 또는 가로 위치 .

압전 변환기 공식

“송신기는 어떻게 작동합니까 ”

세로 및 가로 효과

종 방향 효과에서 생성 된 전하는 다음과 같이 주어진다.

Q = F * d

F가 적용된 힘, d는 결정의 압전 계수입니다.

수정의 압전 계수 d는 약 2.3 * 10입니다.^-12C / N.

가로 효과에서 생성 된 전하는 다음과 같이 주어진다.

Q = F * d * (b / a)

비율 b / a가 1보다 크면 가로 배열에 의해 생성 된 전하가 세로 배열에 의해 생성 된 양보다 커집니다.

압전 변환기 회로

기본 압전 변환기의 작동은 아래 그림으로 설명 할 수 있습니다.

압전 변환기 회로

여기에서는은으로 코팅 된 수정을 센서로 사용하여 응력이 가해지면 전압을 생성합니다. 전하 증폭기는 손실없이 생성 된 전하를 측정하는 데 사용됩니다. 매우 낮은 전류를 끌어 오기 위해 저항 R1은 매우 높습니다. 변환기를 연결하는 리드선의 커패시턴스 압전 센서 보정에도 영향을 미칩니다. 따라서 전하 증폭기는 일반적으로 센서에 매우 가깝게 배치됩니다.

따라서 압전 변환기에서 기계적 스트레스가 가해지면 비례 전압이 생성되며, 이는 전하 증폭기를 사용하여 증폭되고 가해진 스트레스의 교정에 사용됩니다.

압전 초음파 변환기

초음파 압전 변환기는 반대의 원리로 작동합니다. 압전 효과 . 이 효과에서 압전 재료에 전기가 가해지면 가해지는 전하에 비례하여 물리적 변형이 일어난다. 회로 초음파 변환기 아래에 주어진다.

초음파 압전 변환기

여기, 수정 변압기의 1 차 L3에 연결된 두 개의 금속판 A와 B 사이에 배치됩니다. 변압기의 1 차측은 전자 발진기 . 변압기의 2 차를 형성하는 코일 L1 및 L2는 전자 발진기에 연결됩니다.

배터리가 켜지면 오실레이터는 주파수 f = 1 ÷ (2π√L1C1)의 고주파 교류 전압 펄스를 생성합니다. 이로 인해 L3에서 e.m.f가 유도되어 플레이트 A와 B를 통해 수정으로 전달됩니다. 역 압전 효과로 인해 수정이 수축 및 팽창하기 시작하여 기계적 진동이 발생합니다.

공명은 주파수가 전자 발진기 석영의 고유 진동수와 같습니다. 이 시점에서 석영은 세로 초음파 큰 진폭의.