Faydalar ve Uygulamalar

Yıllar boyunca, bir piezoelektrik ivmeölçer için algılama elemanı olarak kuvars veya seramiğin seçilmesinin yararları hakkında çok fazla tartışma olmuştur.Bu ay, birinin veya diğerinin üstün olduğu belirli uygulamalara atıfta bulunmanın yanı sıra, her birinin faydalarını gözden geçireceğiz.... pun?

Öncelikle, Quartz, doğal olarak piezoelektrik olma avantajıyla uzun zamandır tanınmaktadır.Bu nedenle, herhangi bir piezoelektrik algılama malzemesinin en iyi uzun vadeli kararlılığını sergiler.Kuvars, piro-elektrik çıktısı göstermez ve küçük bir kararlı termal katsayıya sahiptir.Kuvarsın düşük kapasitansı, ona yüksek voltaj çıkışı verir (V=Q/C).Bu yüksek çıkış, aslında, çoğu dinamik kuvars kuvvet sensörünün aslında açık devre hassasiyetlerinden (1,3 volt/lb kuvvetin üzerinde) zayıflatılmasının nedenidir.

Çoğu zaman kuvars daha yüksek sıcaklıklarda çalıştırılmaz çünkü daha yüksek yük çıkışları nedeniyle daha uygun olan başka piezoelektrik seramik malzemeler vardır.Bazen, dahili empedans dönüşümü için kullanılan MosFET amplifikatörünün, tipik dahili şarj dönüştürücü J-FET amplifikatöründen daha yüksek bir gürültü tabanına sahip olması nedeniyle, voltaj çalışmasında biraz daha yüksek bir gürültü tabanı vardır.Gürültü, zaman sabitini ayarlamak için kullanılan dirençlerin normalde şarjlı güçlendirilmiş sistemlerden daha büyük olması gerçeğinden dolayı biraz daha yüksek olabilir.Kuvarstaki son sınırlamalar, doğal polarizasyon için sınırlı kesimler ve geometri, yani dairesel kayma kuvars olmaması etrafında merkezlenmiştir.

Kuvars algılama elemanları aşağıdakilerde olağanüstü uygulamalar bulur:

• Olağanüstü uzun vadeli kararlılık nedeniyle Dinamik Kalibrasyon referans standartları
• Kriyojenik gibi birçok termal aktif ve döngülü ortam, ayrıca Çevresel Stres Taraması (ESS) / Yüksek Hızlandırılmış Yaşam Testi (HALT) / Yüksek Hızlandırılmış Stres Ekranı (HASS)
• Tek ve üç eksenli konfigürasyonun Dinamik Kuvvet sensörleri
• Türbin yanma kararsızlığı ve kanat profilleri üzerindeki rüzgar tünellerinde hava akışı gibi aktif ortamlarda Dinamik Basınç.

Seramik piezoelektrik algılama malzemeleri söz konusu olduğunda, temel faydalar kontrol edilebilir polarizasyon sürecindedir (örn.polikristalelemanlar çeşitli şekillerde/geometrilerde yapılabilir) ve yüksek şarjlı güçlendirilmiş çıktı.Piezo-seramikleri düşük gürültülü J-FET dahili amplifikatörlerle birleştirmek, laboratuvar sınıfı bir şarj amplifikatörüne bağlanan tipik kablo uzunluklarına bağlı şarj ivmeölçerlerinde bulunanlar kadar düşük gürültü tabanlarıyla olağanüstü çözünürlük sağlar.Her şey eşit olduğunda, dahili elektroniklere sahip şarj sensörlerinin gürültü tabanı, harici bir şarj amplifikatörüne göre daha düşük olacaktır.Gürültü, toplam kapasitansın geri besleme kapasitansına bölünmesine dayanır.Harici yük yükselticisi olan bir sistemin toplam kapasitansı, sensör ile dış yük yükselticisi arasındaki kablonun kapasitansı nedeniyle artacaktır.Daha yakın zamanlarda, türbin motoru işletiminde bulunanlar gibi yüksek sıcaklıktaki çalışma ortamları için özel seramikler tanıtıldı.

Kısıtlamalar için, seramiklerde kuvarstan biraz daha az uzun vadeli stabilite ve daha yüksek bir termal katsayı vardır (ancak bazı yüksek sıcaklık seramikleri kuvarsa yaklaşır).Ek olarak, seramiğin piroelektrik duyarlılığı, belirli patlama/şok uygulamalarında kullanımını sınırlar.Öğeler, üretim sürecinin bir parçası olarak polarize edildiğinden, sensör satıcısının kalite ve güvenilirlik açısından gözden geçirilmesi ve güvenilmesi zorunludur.

Düşük gürültü, hafiflik ve esnek geometri kombinasyonu sayesinde, seramik bazlı algılama elemanları şu alanlarda olağanüstü uygulamalar bulur:

• Düşük gürültülü zemin dahili ICP şarjı güçlendirilmiş çalışma
• Genel amaçlı titreşim ölçümü
• Düşük maliyetli Modal/Otomotiv NVH/Uçak GVT dizi ivmeölçerler, burada düşük sinyal seviyelerinin uzun kablolarla standart işlem olduğu yerler
• Yüksek sıcaklıkta çalışan özel havacılık uygulamaları (900 ° F'ye kadar)

Bunlar seçim için birkaç yönerge olsa da, sonuçta dinamik uygulamalarınız ve çeşitli algılama türleri için her zaman ince ayrıntılar vardır.İhtiyaçlarınız için doğru sensörü seçtiğinizden emin olmanın en iyi yolu deneyimli bir saha uygulama mühendisi veya bir fabrika uygulama uzmanı ile istişaredir.