用于传感器技术的压电陶瓷

压电陶瓷换能器及其应用

赛琅泰克的压电陶瓷型号SONOX® P5,SONOX® P502,SONOX® P504和SONOX® P508广泛应用于传感器领域,它们的主要特点在于其具有的高耦合系数、高充电常数和低机械品质因素。

用于传感器技术的压电陶瓷

值得了解的要点:

压电陶瓷换能器及其应用

  • 距离传感器
  • 加速传感器
  • 流量测试
  • 防盗报警
  • 倒车传感器
  • 水平传感器
  • 爆震传感器
  • 超声波空气换能器
  • 财产保护仪
  • 拾音器

赛琅泰克对应用于传感器领域的材料的划分非常简单:即一种是很薄的元件,一种是用于固态元件。它们分别是:

干压法制造的SONOX® P材料

赛琅泰克采用此种技术研发了型号SONOX® P5, SONOX® P502和SONOX® P504。对于大体积的元件通常厚度要求> 0.5mm,而产品形状通常为原片、环、矩形板或方形板。

流延法制造的SONOX® P材料

赛琅泰克专门为此加工方法研发了型号SONOX® P508产品,此产品厚度可介于30-300um。产品厚度公差可在 ±15 μm,如果另有特别要求此公差还可以更低。对应的圆片、方形或矩形产品尺寸最大约为50mm,另外SONOX® P553和SONOX® P505也可用于流延法生产 制动器

“赛琅泰克压电陶瓷传感器具有的高灵敏性和高操作性使得它们尤其适用于低频操作领域尤其是脉冲操作。”

压电陶瓷传感器的金属化处理

赛琅泰克的标准电极材料是银或者镍-金合金,电极的布局需要特别考量,因为不同的电极有不同的用途例如反馈电极、环绕式电极或一些其它要求的电极。在进行金属化处理时我们可以留有绝缘边也可不留,如果需要留有绝缘边则通常应≤ 0.3 mm。通常而言传感器中的极化方向尤为重要,因此赛琅泰克在绝大多数情况下会在产品上标明正极方向。

压电陶瓷元件在传感器上的应用

超声波距离传感器

超声波距离传感器

在进行测距时压电陶瓷片朝着物体方向发射出一个短超声波,当超声波抵达物体处时被反射回来并由同一片压电陶瓷所接收,即可达到测距的目的,在这里压电陶瓷同时兼顾了发射与接收的功能。通常在压电陶瓷的发射面会附有一层适配层使得换能器在空气中具有声阻抗。换能器的使用频率主要依据具体使用要求和分辨率,频率越高则分辨率越高但同时幅度越短,反之亦可。对于不同形状尺寸的换能器,如果是球形状的换能器则会产生较长的球形状辐射,如果波长较短则产生的是直线的辐射。通常而言我们更倾向于使用定向辐射,此种方法的可测试距离介于0.25-10m。

设计: 原片
材料 SONOX® P5, SONOX® P508

加速传感器

压电陶瓷传感器可将动态的压力波动转换成电信号,当系统加速时会产生相应的力,这些力作用在压电陶瓷上并经连接在压电陶瓷上的振动模块表现为压力波动。加速传感器可用于汽车车轮动态平衡系统中,通过压电陶瓷经振动后产生的电信号用于快速识别出现的每一次不平稳振动并保证汽车的平稳运行。

设计: 圆片,矩形板,圆环
材料: SONOX® P 5, SONOX® P 502

流量计

流量测试仪

超声波流量计可运用两种不同的测试原理进行测试:多普勒效应和传送波运行时间的测试。两种测试方法均需将压电陶瓷换能器以一定角度安装在管内壁并由此向液体流动方向发射超声波。 多普勒效应通过超声波经由液体中的自由粒子的反射形成的频移进行测试,液体流速越快则发射前波与接收前波之间产生的频移也越大,以此种方式进行测试时只需单个压电陶瓷换能器即可,它将兼顾发射与接收的功能。利用传送波的运行时间进行测试则需用到两个压电陶瓷换能器,它们沿着流动方向和逆流动方向既发送也接收超声波。不管运用那种测试原理进行测试都会出现声波速度与流速的重叠。

设计: 圆片
材料: SONOX® P 5, SONOX® P 502, SONOX® P 508

防盗报警和财产保护仪

压电陶瓷换能器也广泛应用于各种防盗报警装置中。在进行房间内的财产保护时,超声波传感器中的压电陶瓷换能器会发出超声脉冲同时又接收反射回来的超声脉冲,因此当有人进入房间时他的一举一动都将被监测到。在进行财产保护时,小的传感器板被安装在需保护的财产上(例如商店的窗玻璃上),这些传感器可感知周围的各种变动并将其转换成电信号。非法入侵者的任何声音或振动都将触发报警。

设计: 圆片,矩形板,圆环
材料: SONOX® P 5, SONOX® P 502, SONOX® P 508

倒车传感器

倒车传感器

压电陶瓷换能器发出一个短波脉冲,经障碍物反射后由由同一换能器接收这个脉冲,通过测试来回脉冲的时间即可计算出与障碍物之间的距离。此种装置广泛应用于货车上,便于司机倒车时精确定位装料斜坡,也可用于乘用车的倒车辅助装置。

设计: 圆片,部分辅以翻转式金属化处理
材料: SONOX® P 5, SONOX® P 508

水平传感器—浸入式换能器测试方法

水平传感器—浸入式换能器测试方法

水平传感器根据测试原理可分为两种,其中一种为通过测试超声波信号发出及被反射后接收的时间。 压电陶瓷换能器 另一种为浸入式压电陶瓷换能器,由于金属音叉在压电陶瓷板的作用下会发生自谐频率,由此来进行测试,而金属音叉的自谐频率又与周围媒介相关。例如当音叉浸入液体或粉体中时系统的频率会发生变化,此变化将被系统所监测,但是这种方式的缺点在于不能进行模拟测试。这种传感器只能表明是否超过或低于某个水平面,为了更加精确的进行测试通常建议在一个容器中放置好几个水平传感器进行同时测试。而此种方式的优点在于可以有效并可靠的测试现在已存在的各种物质。

设计: 圆片,带孔圆盘及其它特殊要求的形状
材料: SONOX® P 5

爆震传感器

爆震传感器

爆震传感器由一个压电陶瓷环、振动模块和接触电极组成,整个装置被放置在引擎的一个适合位置以进行正常监测,引擎在正常工作时产生的振动会作用于爆震传感器上的压电陶瓷环和振动模块上,由此压电陶瓷环会根据感知的振动产生一个对应的电信号。当因为辛烷和汽油混合含量较低时引擎将出现爆震现象,则电子调节系统会相应的自动调节点火时间使得燃烧时间尽可能的与爆震极限相吻合从而降低燃料的使用量。

设计: 圆环,圆片
材料: SONOX® P 4, SONOX® P 5, SONOX® P 502

超声波空气换能器

超声波空气换能器

压电陶瓷换能器发出一个短波脉冲,经障碍物反射后由由同一换能器接收这个脉冲,通过测试来回电波的时间即可计算出与障碍物之间的距离。此种装置广泛应用机械领域和工厂建筑中。

设计: 圆片,部分辅以环绕式金属化处理
材料: SONOX® P 5

音乐采样器

有些尺寸较小的压电陶瓷传感器可用于音乐行业中,例如安装在吉他琴弦上的采样传感器,在弹奏时通过振动产生电信号,并经电子系统记录或放大,此种设备可广泛应用于摇滚或流行音乐上,当然也可用于其他的各种音乐设备上。

设计: 圆片,矩形板,方形板
材料: SONOX® P 5, SONOX® P 502, SONOX® P 508

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