Efecto piezo y sensor acústico piezoeléctrico.

Las señales de emisión acústica se propagan en los medios sólidos que contienen información característica de las fuentes de emisión acústica. Para usar esta información para reflejar las características de material o el desarrollo de defectos, es necesario recibir dichas señales de emisión acústica en superficies sólidas. Las señales de emisión acústica son señales de onda aleatoria transitoria con un desplazamiento vertical mínimo de aproximadamente 10 a 7,10-14 metros. La frecuencia se distribuye en el rango de frecuencia por ultrasonidos (varios hertz a decenas de megahercios). Esto requiere que los instrumentos de detección de emisiones acústicos tengan una alta velocidad de respuesta, alta sensibilidad, alta ganancia, amplio rango dinámico, capacidad de recuperación de bloqueo fuerte y detección de frecuencia deCristal de disco de cerámica piezo.puede ser seleccionado. En el proceso real de detección de emisiones acústicas, las señales detectadas a menudo son señales complejas que se han sometido a múltiples reflexiones y transformaciones de forma de onda. Las señales de emisión acústica son recibidas por sensores y se convierten en señales eléctricas. Los sensores dan una curva de sensibilidad a la frecuencia de acuerdo con un método de calibración específico. Sobre la base de esto, se pueden seleccionar diferentes tipos de sensores con diferentes frecuencias y sensibilidades de acuerdo con el propósito y el entorno de la detección.

El sensor ultrasónico se hace basado en el principio de que las características físicas de ciertas sustancias (tales como semiconductores, cerámica piezo, cristales piezoeléctricos, cuerpos ferromagnéticos y superconductores) cambian con el exterior a medir. Utiliza muchos efectos (incluidos los efectos físicos, los efectos químicos y los efectos biológicos) y los fenómenos físicos, como el uso de la resistencia piezo, la sensibilidad de la humedad, la sensibilidad al calor, la sensibilidad a la luz, la sensibilidad magnética y la sensibilidad al gas de los materiales. El desplazamiento, el campo magnético, el gas se miden y se convierten en electricidad. El descubrimiento y la utilización de nuevos principios, nuevos efectos y el desarrollo y la aplicación de nuevos materiales físicos han llevado al desarrollo de sensores físicos. Por lo tanto, es necesario comprender los diversos efectos en los que se basan los sensores, y para comprenderlos, desarrollarlos y aplicarlos. En el proceso de detección de emisiones acústicas, se suele utilizar el efecto piezoeléctrico.

El efecto piezoeléctrico es reversible, que es un término general para los efectos piezoeléctricos positivos y negativos. Es habitual llamar al efecto piezoeléctrico positivo un efecto piezoeléctrico.

Cuando ciertos materiales dieléctricos deMaterial PZT Cerámica piezoeléctricaestán deformados por fuerza externa en una dirección cierta dirección, se generan cargos positivos y negativos de diferentes signos en ciertas superficies del material dieléctrico. Después de eliminar la fuerza externa, regresan a un estado no cargado. Este fenómeno se llama efecto piezoeléctrico positivo. La carga generada por una fuerza dieléctrica es proporcional a la magnitud de la fuerza externa. El coeficiente de proporcionalidad es una constante piezoeléctrica, que se relaciona con la dirección de la deformación mecánica. Es constante para una cierta dirección de un determinado material. La polaridad de la carga generada por una fuerza dieléctrica depende de la forma de deformación (compresión o alargamiento). Los materiales con efectos piezoeléctricos significativos se llaman materiales piezoeléctricos. Los cristales de uso común son cristales individuales, como cristales de cuarzo, niobato de litio Linbo3, Gallato de litio LIGAO3, bismuto germánico BI12GEO20, y policristales como el titanato de bario después del tratamiento de la polarización. Cerámica piezo eléctrica, plomo Zirconate Titanate Series Cerámica piezoeléctrica PZT. Los nuevos materiales piezoeléctricos incluyen películas piezoeléctricas poliméricas (como el fluoruro de polivinilideno PVDF) y semiconductores piezoeléctricos (como ZNO, CD). El efecto piezoeléctrico de los materiales de cristal individuales se debe a la deformación de la estructura de Meridian interna de estos cristales individuales cuando se somete a estrés externo, lo que está causando que el estado original macroscópicamente neutral se destruya y resultó en polarización. Las películas piezoeléctricas de cerámica piezoeléctrica y polimérica después de la polarización (un campo eléctrico fuerte se aplica a una cierta temperatura) es el resultado de la polarización de dominios eléctricos y pares de electrodos.

Los sensores piezoeléctricos se realizan utilizando el efecto piezoeléctrico positivo convertir la energía no eléctrica, como la presión, la vibración, la aceleración, etc. La energía eléctrica se utiliza para una medición precisa.

Cuando se aplica un campo eléctrico en la dirección de la dieléctrica de polarización dePZT8 componentes de anillo piezocerámicoAlgunos dieléctricos producirán deformación mecánica o estrés mecánico en una determinada dirección. Cuando se retira el campo eléctrico externo, la deformación o la tensión también desaparecen. Este fenómeno físico se llama el efecto piezoeléctrico inverso. Utilizar el efecto piezoeléctrico inverso se puede hacer en generadores ultrasónicos, altavoces piezoeléctricos, osciladores de cristal piezoe con una frecuencia altamente estable (como relojes de cuarzo y relojes con un error de día y noche). El efecto piezoeléctrico inverso se puede utilizar para la generación de señales de emisión acústica. Debido a que los elementos de conversión piezoeléctricos tienen dos propiedades importantes de autogeneración y reversible, además de su tamaño pequeño, peso ligero, estructura simple, operación confiable, alta frecuencia natural, alta sensibilidad y alta relación calidad-ruido, la aplicación de sensores piezoeléctricos. desarrollo rápido. Una variedad de generadores de voltaje, como fuentes de energía piezoeléctrica, estufas de gas y dispositivos de encendido automático para motores de automóviles desarrollados utilizando el efecto piezoeléctrico positivo en la tecnología de prueba, el elemento de conversión piezoeléctrico es un elemento típico de detección de fuerza, que puede medir la final Cambiosa. Cantidades físicas que forman una fuerza, como la presión, la aceleración, el choque mecánico y la vibración, por lo tanto, la aplicación de sensores piezoeléctricos se puede ver en una amplia gama de campos, como acústica, mecánica, medicina y aeroespacial. Lo que es más significativo es que, de acuerdo con los resultados de bio-piezoeléctricos, se reconoce que los seres vivos tienen piezoelectricidad, y varios órganos de sentido humano son en realidad sensores bio-piezoeléctricos. Si la fractura se trata de acuerdo con el efecto piezoeléctrico positivo, la curación puede acelerarse; El efecto piezoeléctrico inverso se puede usar para alimentar los huesos para corregir los huesos deformados y otras funciones. La principal desventaja de los elementos de conversión piezoeléctricos es que no tienen una salida estática, que requiere alta impedancia de salida eléctrica, y requieren cables de baja capacitancia y bajo ruido. La temperatura de funcionamiento de muchos materiales piezoeléctricos es de aproximadamente 250ºC.