Trasduttore di pressione e trasmettitore di pressione
Il sensore converte una quantità fisica da misurare in un'altra quantità fisica che può essere letta ed elaborata. Nel controllo moderno, questa quantità fisica è un segnale elettrico; Il trasmettitore deve convertire i segnali elettrici primari del sensore in segnali elettrici standard, come segnali di corrente di 4 -- 20mA, 0 -- 20mA, segnali di tensione di 0 -- 10V, {{3} }V. Il sensore di pressione primario è una variazione del segnale in millivolt causata dalla pressione. Se il sensore ha un circuito di amplificazione e sagomatura per emettere un segnale di corrente o tensione standard, tale sensore può anche essere chiamato trasmettitore di pressione; Il nome del trasmettitore di pressione è relativo a quello dei primi sensori di pressione che emettono segnali in millivolt. La maggior parte dei moderni sensori di pressione emette direttamente segnali standard, quindi è possibile integrare gli attuali sensori di pressione e trasmettitori di pressione.
principio
Il sensore di pressione che usiamo di solito è realizzato principalmente con effetto piezoelettrico, chiamato anche sensore piezoelettrico.
Come sappiamo, il cristallo è anisotropo, mentre l'amorfo è isotropo. Quando un mezzo cristallino viene deformato dalla forza meccanica lungo una certa direzione, si verifica l'effetto di polarizzazione; Quando la forza meccanica viene rimossa, tornerà nuovamente allo stato scarico, cioè quando sotto pressione, alcuni cristalli possono produrre un effetto elettrico, chiamato effetto di polarizzazione. In base a questo effetto, gli scienziati hanno sviluppato un sensore di pressione.
I principali materiali piezoelettrici utilizzati nei sensori piezoelettrici includono quarzo, tartrato di sodio e potassio e fosfato di diidroammonio. Tra questi, il quarzo (biossido di silicio) è un cristallo naturale. L'effetto piezoelettrico si trova in questo cristallo. Entro un certo intervallo di temperatura esistono sempre le proprietà piezoelettriche, ma oltre questo intervallo le proprietà piezoelettriche scompaiono completamente (questa temperatura elevata è il cosiddetto "punto di Curie"). Poiché il campo elettrico cambia leggermente con il cambiamento dello stress (cioè il coefficiente piezoelettrico è relativamente basso), il quarzo viene gradualmente sostituito da altri cristalli piezoelettrici. Il tartrato di sodio e potassio ha una grande sensibilità piezoelettrica e un coefficiente piezoelettrico, ma può essere utilizzato solo a temperatura ambiente e bassa umidità. Il fosfato di diidroammonio è un cristallo artificiale, che può resistere a temperature elevate e umidità piuttosto elevate
È stato ampiamente utilizzato.
Attualmente, l'effetto piezoelettrico viene applicato anche ai policristalli, come le attuali ceramiche piezoelettriche, comprese le ceramiche piezoelettriche al titanato di bario, PZT, ceramiche piezoelettriche al niobato, ceramiche piezoelettriche al niobato di magnesio e piombo e così via.
L'effetto piezoelettrico è il principale principio di funzionamento del sensore piezoelettrico. Il sensore piezoelettrico non può essere utilizzato per la misura statica, perché la carica dopo essere stata agita da una forza esterna può essere salvata solo quando il circuito ha un'impedenza di ingresso infinita. Questo non è il caso in pratica, quindi il sensore piezoelettrico può misurare solo lo stress dinamico.
I sensori piezoelettrici sono utilizzati principalmente nella misura di accelerazione, pressione e forza. L'accelerometro piezoelettrico è un accelerometro comune. Il modello di utilità presenta i vantaggi di una struttura semplice, volume ridotto, peso leggero, lunga durata, ecc. L'accelerometro piezoelettrico è stato ampiamente utilizzato nella misurazione delle vibrazioni e dell'impatto di aerei, automobili, navi, ponti ed edifici, in particolare nell'aviazione e campi aerospaziali. I sensori piezoelettrici possono essere utilizzati anche per misurare la pressione di combustione interna e il grado di vuoto del motore. Può essere utilizzato anche nell'industria militare, ad esempio, per misurare la variazione della pressione della canna e la pressione dell'onda d'urto alla volata nel momento in cui un proiettile viene sparato nella canna. Può essere utilizzato per misurare pressioni sia grandi che piccole.
I sensori piezoelettrici sono ampiamente utilizzati anche nelle misurazioni biomediche. Ad esempio, i microfoni con catetere ventricolare sono costituiti da sensori piezoelettrici. Poiché la misurazione della pressione dinamica è così comune, i sensori piezoelettrici sono ampiamente utilizzati
