مزایا و کاربردها

در طول سال‌ها بحث‌های زیادی در مورد مزایای انتخاب کوارتز یا سرامیک به عنوان عنصر حسگر برای شتاب‌سنج پیزوالکتریک وجود داشته است.در این ماه ما مزایای هر یک را با ذکر برنامه های خاص که در آن یکی یا دیگری برتری دارد ... جناس؟

اول از همه، کوارتز مدت‌هاست که به دلیل داشتن پیزوالکتریک طبیعی شناخته شده است.به این ترتیب، بهترین پایداری طولانی مدت را در بین هر ماده حسگر پیزوالکتریک نشان می دهد.کوارتز خروجی پیرو الکتریک از خود نشان نمی دهد و ضریب حرارتی پایدار کمی دارد.ظرفیت کم کوارتز به آن خروجی ولتاژ بالایی می دهد (V=Q/C).این خروجی بالا در واقع دلیلی است که بیشتر حسگرهای نیروی کوارتز پویا در واقع از حساسیت مدار باز خود (بیش از نیروی 1.3 ولت بر پوند) ضعیف می شوند.

اغلب کوارتز در دماهای بالاتر اجرا نمی شود زیرا مواد سرامیکی پیزوالکتریک دیگری وجود دارند که به دلیل بار خروجی بالاتر مناسب تر هستند.گاهی اوقات یک کف نویز کمی بالاتر در عملکرد ولتاژ وجود دارد، زیرا تقویت کننده MosFET که برای تبدیل امپدانس داخلی استفاده می شود دارای کف نویز بالاتری نسبت به تقویت کننده J-FET تبدیل شارژ داخلی معمولی است.نویز همچنین می تواند کمی بیشتر باشد، زیرا مقاومت های مورد استفاده برای تنظیم ثابت زمانی معمولاً بزرگتر از سیستم های تقویت شده شارژ هستند.محدودیت‌های نهایی در کوارتز در مورد برش‌ها و هندسه محدود برای قطبش طبیعی متمرکز است، یعنی بدون کوارتز برشی حلقوی.

عناصر حسگر کوارتز کاربردهای برجسته ای در موارد زیر پیدا می کنند:

• استانداردهای مرجع کالیبراسیون دینامیک به دلیل پایداری طولانی مدت برجسته
• بسیاری از محیط‌های فعال حرارتی و چرخه‌ای مانند Cryogenic، و همچنین غربالگری استرس محیطی (ESS) / تست زندگی با سرعت بالا (HALT) / صفحه نمایش استرس با سرعت بالا (HASS)
• سنسورهای نیروی دینامیکی با پیکربندی تک و سه محوری
• فشار دینامیکی در محیط های فعال مانند ناپایداری احتراق توربین و جریان هوا در تونل های باد روی ایرفویل ها.

هنگامی که صحبت از مواد حسگر پیزوالکتریک سرامیکی می شود، مزایای کلیدی در فرآیند قطبش قابل کنترل است (به عنوان مثال پلی کریستالی المان‌ها را می‌توان به اشکال/هندسه‌های متنوعی تبدیل کرد و خروجی تقویت‌شده با بار بالا.اتصال پیزو سرامیک‌ها با تقویت‌کننده‌های داخلی J-FET کم‌صدا، وضوح فوق‌العاده‌ای را با کف‌های نویز کم مانند آنچه در شتاب‌سنج‌های شارژ یافت می‌شود همراه با طول کابل معمولی متصل به تقویت‌کننده شارژ درجه آزمایشگاهی ارائه می‌کند.اگر همه چیز برابر باشد، کف سر و صدای سنسورهای شارژ با وسایل الکترونیکی داخلی کمتر از تقویت کننده شارژ خارجی خواهد بود.نویز بر اساس ظرفیت کل تقسیم بر ظرفیت بازخورد است.ظرفیت کل یک سیستم با تقویت کننده شارژ خارجی به دلیل ظرفیت ظرفیت کابل بین سنسور و آمپر شارژ خارجی افزایش می یابد.اخیراً، سرامیک‌های ویژه برای محیط‌های عملیاتی با دمای بالا مانند آن‌هایی که در عملکرد موتور توربین یافت می‌شوند، معرفی شده‌اند.

برای محدودیت‌ها، پایداری طولانی مدت کمی کمتر و ضریب حرارتی بالاتری نسبت به کوارتز در سرامیک‌ها وجود دارد (اگرچه برخی از سرامیک‌های با دمای بالا به کوارتز نزدیک می‌شوند).علاوه بر این، حساسیت پیروالکتریکی سرامیک ها، استفاده از آن را در کاربردهای خاص انفجار/شوک محدود می کند.از آنجایی که عناصر به عنوان بخشی از فرآیند ساخت قطبی می شوند، ضروری است که فروشنده حسگر از نظر کیفیت و قابلیت اطمینان مورد بازبینی و اعتماد قرار گیرد.

به دلیل ترکیبی از نویز کم، وزن سبک و هندسه انعطاف پذیر، عناصر حسگر مبتنی بر سرامیک کاربردهای برجسته ای در موارد زیر پیدا می کنند:

• عملکرد تقویت شده شارژ داخلی ICP کف سر و صدای کم
• اندازه گیری ارتعاش با هدف عمومی
• شتاب‌سنج‌های کم‌هزینه NVH/Automotive NVH/Aircraft GVT که سطوح سیگنال پایین با کابل‌های طولانی، عملکرد استاندارد هستند.
• کاربردهای تخصصی هوافضا در دمای بالا (تا 900 درجه فارنهایت)

در حالی که اینها تعدادی از دستورالعمل‌های انتخاب هستند، در پایان، همیشه ویژگی‌های ظریفی برای برنامه‌های پویا و انواع مختلف حسگر وجود دارد.مشاوره با یک مهندس کاربرد میدانی با تجربه یا یک متخصص برنامه کاربردی کارخانه بهترین راه برای اطمینان از انتخاب سنسور مناسب برای نیازهای خود است.