Yuhai PZT-materialen voor detectietoepassingen

PZT-5 en PZT-5H Materialen met een hoge gevoeligheid en grote verplaatsingen

Sensortoepassingen zijn een van de belangrijkste toepassingen van [zachte" piëzo-elektrische keramische materialen . Piëzo-elektrische materialen worden gecategoriseerd als een [zacht" materiaal of een [hard" materiaal op basis van de fysieke en piëzo-elektrische eigenschappen die ze vertonen.
Sensing keramiek wordt gekenmerkt door grotere elektromechanische koppelingsfactoren, grotere piëzo-elektrische constanten, hogere permittiviteit, grotere diëlektrische constanten, iets grotere diëlektrische verliezen en lagere mechanische kwaliteitsfactoren. Sensing-keramiek produceert grotere verplaatsingen in vergelijking met harde keramiek, maar sommige vertonen een grotere hysterese en zijn gevoeliger voor depolarisatie door verhitting onder hoge werkcycli en/of stress. Over het algemeen beperken hogere dissipatiefactoren het gebruik van detectiekeramiek in toepassingen die hoge elektrische velden vereisen.
Het bedrijf Yuhai biedt twee piëzo-elektrische materialen voor gebruik in detectietoepassingen: PZT-5 en PZT-5H . PZT-5 is het materiaal bij uitstek voor de meeste sensortoepassingen. Het heeft de beste algehele combinatie van eigenschappen en zou het eerste materiaal moeten zijn om te proberen voor detectie. De PZT-5H biedt een hogere gevoeligheid, met enkele beperkingen. Het heeft een lager gebruiksgematigd, hogere diëlektrische constante en hogere dissipatiefactor. Als deze beperkingen acceptabel zijn, is PZT-5H wellicht het te gebruiken materiaal.

Typische toepassingen van piëzo-elektrische sensoren

De detectiematerialen van Yuhai kunnen in verschillende toepassingen worden gebruikt. De toepassingen kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee algemene gebruikscategorieën:
Actief - Keramiek gebruikt in actieve detectietoepassingen, meet de vluchttijd van een puls-echo-respons of tussen een zender en ontvanger. Piëzo-elektrisch keramiek dat als zender wordt gebruikt, werkt meestal op hun resonantiefrequentie, terwijl sensoren die als ontvanger worden gebruikt, meestal in een anti-resonante modus werken. Voorbeelden van piëzo-elektrisch keramiek dat wordt gebruikt in een actieve detectietoepassing zijn:

Flowsensoren en flowmeters
Diktemeters
Niveausensoren
Diagnostische medische echografie

Passief - Keramiek dat wordt gebruikt in passieve detectietoepassingen werkt onder hun resonantiefrequentie, wat resulteert in een bredere bandrespons. Hierdoor kan de keramiek een signaal ontvangen over een breed frequentiebereik. Voorbeelden van piëzo-elektrische keramiek gebruikt in een passieve detectietoepassing zijn onder meer:

Versnellingsmeters
Hydrofoons
Microfoons
Muzikale pick-ups

Achtergrondinformatie piëzo-elektrische sensor

Typische piëzo-elektrische sensoren zullen alleen een signaal genereren wanneer het een verandering in de uitgeoefende kracht of druk ervaart. Onder een statische ingang migreren vrije ladingsdragers in het keramische element naar de dipolen, waardoor de ladingen op de dipolen worden geneutraliseerd en het element dus effectief elektrisch wordt ontladen. De lading zal wegvloeien over de ingangsweerstand van het apparaat dat wordt gebruikt om het signaal van de sensor te meten. Een spanning verstoort de evenwichtige toestand en herstelt een elektrische lading, maar als de spanning wordt gehandhaafd, zal de lading weer wegvloeien. In de praktijk worden systemen voor het meten van laagfrequente signalen - ingangsfrequenties ver onder de resonantiefrequentie van het systeem - gemakkelijk beschreven door de tijdconstante. De tijdconstante van het systeem is het product van de capaciteit van het keramische element en de ingangsweerstand van het elektronische circuit. Als vuistregel moet de tijdconstante 1/10 van de periode van het ingangssignaal zijn. Om bijvoorbeeld een signaal met een frequentie van 10 Hz te meten, moet de tijdconstante kleiner zijn dan één seconde. Er zijn drie alternatieven die de ingangsweerstand acceptabel laag houden, terwijl laagfrequente ingangen kunnen worden gemeten: de sensor construeren uit meerdere parallel geschakelde lagen, een laadversterker in het systeem opnemen of een condensator in het systeem opnemen, parallel met de voeler.