De PZT-5-serie wordt gebruikt in sensortoepassingen en wordt gekenmerkt door hun hoge koppelingsfactoren, hoge laadconstanten en lage mechanische Q-waarden. Toepassingen voor piëzo-keramische transducers- Afstandssensoren
- Versnellingssensoren
- Debietmeting
- Inbraakalarm
- Parkeerhulpmiddelen
- Niveausensoren
- Klopsensoren
- Ultrasone luchttransducers
- Bescherming van eigendom
- Geluidsopnames
Sensortoepassingen met piëzo-keramische componenten
Ultrasone afstandssensoren
Een piëzo-keramische schijf zendt een korte ultrasone luchtgolf in de richting van het object waarvan de afstand moet worden gemeten. De geluidsgolf wordt door dit object gereflecteerd en weer opgevangen door hetzelfde piëzo-keramische onderdeel. Het piëzo-keramische deel werkt hier als zender en ontvanger (time multiplex-modus). Het piëzo-keramische deel heeft normaal gesproken een aanpassingslaag aan de stralingszijde om de akoestische impedantie van de transducer af te stemmen op die van de lucht. De frequentie die de transducer hier gebruikt (resonantiemodus) hangt af van het gewenste bereik en de resolutie. Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de resolutie en hoe korter het bereik, en omgekeerd. Als de golflengte die resulteert uit de frequentie groot is in vergelijking met de grootte van de transducer, is het resultaat een bolvormige straling van het golffront. Als de golflengte korter is dan de transducer, wordt deze recht (in een kleine hoek) uitgestraald. Gerichte straling is in bijna alle gevallen gewenst. De afstanden die redelijkerwijs met deze systemen kunnen worden gemeten liggen tussen 0,25 m en 10 m. Deze applicatie kan voor verschillende doeleinden in de industriële automatisering worden gebruikt, bijvoorbeeld voor afstandsmeting, als limietbewaking of als teller (elke keer dat een object het meetbereik passeert, wordt dit geregistreerd). Ontwerp: Ronde schijf Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51 Versnellingssensoren
Een piëzo-keramische sensorplaat zet dynamische drukschommelingen om in elektrische signalen, die vervolgens dienovereenkomstig kunnen worden verwerkt. De drukfluctuatie wordt gegenereerd door een seismische massa die is gekoppeld aan het piëzo-keramische deel, die kracht uitoefent op de piëzo-keramische schijf wanneer het hele systeem wordt versneld. Dit systeem wordt bijvoorbeeld gebruikt in dynamische wielbalanceermachines waarbij elke onbalans in het wiel een signaal genereert in het piëzo-keramische gedeelte. Het is dan mogelijk om binnen enkele seconden een eventuele onbalans in autowielen te detecteren en te kwantificeren en passende contragewichten te plaatsen. Uitvoeringen: ronde schijf, rechthoekige plaat, ring Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51 Stroomsnelheidsmeting
Bij ultrasone stroomsnelheidsmeting wordt onderscheid gemaakt tussen twee verschillende meetprincipes: het Doppler-effect en de analyse van de lopende golftijd. In beide gevallen genereert een op de buiswand geplaatste piëzo-keramische transducer ultrasone golven, die vervolgens diagonaal ten opzichte van de stromingsrichting in de vloeistof worden overgebracht. De Doppler evalueert de frequentieverschuiving van de ultrasone golven, die worden gereflecteerd door verdwaalde deeltjes in de vloeistof. Hoe groter de stroomsnelheid van de vloeistof, hoe groter de frequentieverschuiving tussen het uitgestraalde en het gereflecteerde golffront. Voor deze meetmethode is slechts één piëzo-transducer nodig die op verschillende tijden zendt en ontvangt. Het lopende-golftijdprincipe maakt altijd gebruik van twee piëzo-keramische transducers die verschoven ten opzichte van de stromingsrichting zijn geplaatst. Ze zenden of ontvangen afwisselend pulsvormige ultrasone golfpakketten tegen de stromingsrichting en in de stromingsrichting in. In elk geval is er een superpositie van geluidsvoortplantingssnelheid en stroomsnelheid. De stroomsnelheid is dan evenredig met de reciproke waarde van het voortplantingstijdverschil in en tegengesteld aan de stroomrichting. Het voordeel van deze meetmethode is dat de meting onafhankelijk is van de geluidsvoortplantingssnelheid en dus ook van het medium. Dit maakt het meten van zowel vloeistoffen als gassen mogelijk. Ontwerp: Ronde schijf Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Inbraakalarm en eigendomsbescherming
Piëzo-keramische transducers worden op talloze manieren gebruikt in inbraakalarmsystemen. Ter bescherming van de ruimte worden ultrasone bewegingssensoren gebruikt waarbij een piëzo-keramische transducer ultrasone pulsen uitzendt en de gereflecteerde golven weer oppikt. Elke binnenkomst in de kamer en elke beweging in de kamer wordt gedetecteerd. Ter bescherming van eigendommen worden kleine sensorplaatjes op het te beveiligen eigendom gemonteerd (bijv. op de etalageruit). Deze sensoren vangen het structuurgeluid op en zetten dit om in elektrische signalen. Geluiden en trillingen veroorzaakt door het gereedschap van de indringer zijn voldoende om het alarm helemaal aan het begin van de inbraakpoging te doen afgaan. Uitvoeringen: ronde schijf, rechthoekige of vierkante plaat Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Parkeerhulpmiddelen
Een piëzo-keramische transducer zendt een korte ultrasone puls uit, die wordt weerkaatst door een obstakel voordat hij weer wordt ontvangen door dezelfde piëzo-transducer. De golfvoortplantingstijd wordt gebruikt voor het berekenen van de afstand tot het obstakel. Dergelijke sensoren worden bijvoorbeeld gebruikt in vrachtwagens voor de exacte detectie van de afstand tot de laadklep bij het achteruitrijden of als parkeerhulp in personenauto's. Ontwerpen: Ronde schijf, deels met omhullende metallisatie Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Niveausensoren – Meting ondergedompelde transducer
Niveausensoren worden doorgaans onderverdeeld in twee verschillende meetsystemen: voortplantingstijdmeting van een gereflecteerd ultrasoon signaal in de lucht door piëzo-keramische transducers enerzijds en ondergedompelde transducermetingen door piëzo-keramische sensoren anderzijds. De zelfresonerende frequentie van een metalen stemvork wordt opgewekt door een kleine piëzo-keramische plaat. Deze zelfresonerende frequentie is afhankelijk van het omringende medium. Als de stemvork bijvoorbeeld wordt ondergedompeld in een vloeistof of een poeder, verandert de resonantiefrequentie van het systeem. Deze frequentieverandering wordt gedetecteerd door de evaluatie-elektronica. Het nadeel van dit systeem is dat er geen analoge meting mogelijk is. De sensor geeft alleen aan of deze een bepaald niveau heeft overschreden of onderschreden. Dit nadeel kan worden ondervangen door meerdere van deze sensoren op verschillende niveaus in de tank te plaatsen. Het voordeel van het systeem is dat de aanwezige stof zeer betrouwbaar wordt gedetecteerd en de sensor grotendeels ongevoelig is voor interferentie. Uitvoeringen: ronde schijf, geperforeerde ringen andere speciale vormen Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51 Klopsensoren
Een pingelsensor bestaat uit een piëzo-keramische ring, een seismische massa en contactelektroden. De complete unit wordt op een geschikte plaats aan het motorblok bevestigd. De motortrillingen versnellen de pingelsensor en de seismische massa genereert een kracht op de piëzo-keramische ring. De ring genereert dan een elektrisch signaal dat equivalent is aan de trillingen in een breed frequentiebereik. Als de motor begint te kloppen als gevolg van benzine met een lager octaangetal of veranderende bedrijfsomstandigheden, wordt het signaal gedetecteerd door de evaluatie-elektronica en wordt de ontstekingskaart overeenkomstig aangepast. Dit intelligente motormanagement zorgt ervoor dat de verbranding zeer dicht bij de klopgrens kan plaatsvinden, wat uiteindelijk het brandstofverbruik verlaagt. Ontwerpen: Ring, ronde schijf Materialen: PZTS8-7, PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Ultrasone luchttransducers
Een piëzo-keramische transducer zendt een korte ultrasone puls uit, die wordt weerkaatst door een obstakel voordat hij weer wordt ontvangen door dezelfde piëzo-transducer. Uit de looptijd van de straal kan de afstand tussen de zender en het obstakel worden berekend. Dergelijke sensoren worden gebruikt in apparaten- en machinebouw en installatiebouw. Ontwerpen: Ronde schijven, deels met omhullende metallisatie Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Pick-ups voor de muziekindustrie
Kleine piëzo-keramische sensorplaten, bijv. gemonteerd in de brug van gitaren onder de snaren, vangen de trillingen op die door de snaren worden gegenereerd en zetten deze om in elektrische signalen. Deze signalen kunnen vervolgens elektronisch worden vervormd, versterkt of opgenomen - een oplossing die een blijvende impact heeft gehad op rock- en popmuziek. Piëzo-keramiek werkt als een trillingssensor, wat betekent dat ze in bijna alle muziekinstrumenten kunnen worden gebruikt. Uitvoeringen: ronde schijf, rechthoekige plaat, vierkante plaat Materialen: PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
