Lợi ích và Ứng dụng

Trong nhiều năm, đã có rất nhiều cuộc thảo luận về giá trị của việc chọn thạch anh hoặc gốm làm phần tử cảm biến cho gia tốc kế áp điện.Tháng này, chúng tôi sẽ xem xét các lợi ích của từng ứng dụng, cùng với việc trích dẫn các ứng dụng nhất định trong đó ứng dụng này hoặc ứng dụng kia vượt trội hơn .... chơi chữ?

Trước hết, Thạch anh từ lâu đã được công nhận vì lợi ích của nó là áp điện tự nhiên.Do đó, nó thể hiện sự ổn định lâu dài tốt nhất so với bất kỳ vật liệu cảm ứng áp điện nào.Thạch anh không có đầu ra nhiệt điện và có hệ số nhiệt ổn định nhỏ.Điện dung thấp của thạch anh cung cấp cho nó một đầu ra điện áp cao (V = Q / C).Trên thực tế, sản lượng cao này là lý do tại sao hầu hết các cảm biến lực thạch anh động thực sự bị suy giảm độ nhạy mạch hở của chúng (trên lực 1,3 volt / lb).

Thông thường thạch anh không được chạy ở nhiệt độ cao hơn vì có những vật liệu gốm áp điện khác thích hợp hơn do sản lượng điện tích cao hơn của chúng.Đôi khi cũng có tầng nhiễu cao hơn một chút trong hoạt động điện áp do bộ khuếch đại MosFET được sử dụng để chuyển đổi trở kháng bên trong có tầng nhiễu cao hơn so với bộ khuếch đại J-FET chuyển đổi điện tích bên trong điển hình.Tiếng ồn cũng có thể cao hơn một chút do thực tế là các điện trở được sử dụng để thiết lập hằng số thời gian thường lớn hơn so với các hệ thống khuếch đại tích điện.Những hạn chế cuối cùng trong thạch anh tập trung vào các vết cắt giới hạn và hình học đối với sự phân cực tự nhiên, tức là không có thạch anh cắt hình khuyên.

Các phần tử cảm biến thạch anh tìm thấy các ứng dụng nổi bật trong những điều sau:

• Tiêu chuẩn tham chiếu Hiệu chuẩn động do tính ổn định lâu dài vượt trội
• Nhiều môi trường hoạt động nhiệt và có chu kỳ như Cryogenic, cũng như Sàng lọc căng thẳng môi trường (ESS) / Kiểm tra tuổi thọ được tăng tốc cao (HALT) / Màn hình căng thẳng tăng tốc cao (HASS)
• Cảm biến lực động của cấu hình đơn và ba trục
• Áp suất động trong các môi trường hoạt động như sự không ổn định của quá trình đốt cháy tuabin và luồng không khí trong các đường hầm gió trên các cánh quạt.

Khi nói đến vật liệu cảm ứng áp điện bằng gốm, lợi ích chính là ở quá trình phân cực có thể kiểm soát được, (tức làđa tinh thểcác phần tử có thể được tạo thành nhiều hình dạng / hình học khác nhau) và đầu ra khuếch đại điện tích cao.Việc kết hợp piezo-ceramic với bộ khuếch đại bên trong J-FET có độ ồn thấp mang lại độ phân giải vượt trội với tầng nhiễu thấp như tầng nhiễu được tìm thấy trên các máy đo gia tốc điện tích cùng với chiều dài cáp điển hình được kết nối với bộ khuếch đại điện tích cấp phòng thí nghiệm.Mọi thứ đều bình đẳng, tầng nhiễu của cảm biến điện tích tích hợp sẵn thiết bị điện tử sẽ thấp hơn so với bộ khuếch đại điện tích bên ngoài.Độ ồn dựa trên tổng điện dung chia cho điện dung phản hồi.Tổng điện dung của hệ thống có bộ khuếch đại điện tích bên ngoài sẽ tăng do điện dung của cáp giữa cảm biến và bộ khuếch đại điện tích bên ngoài.Gần đây hơn, gốm sứ đặc biệt đã được giới thiệu cho các môi trường vận hành nhiệt độ cao như môi trường hoạt động của động cơ tuabin.

Đối với những hạn chế, có độ ổn định lâu dài hơi kém hơn một chút và hệ số nhiệt với gốm sứ cao hơn so với thạch anh (mặc dù một số gốm sứ nhiệt độ cao tiếp cận với thạch anh).Ngoài ra, độ nhạy nhiệt điện của gốm làm hạn chế việc sử dụng nó trong một số ứng dụng nổ / sốc nhất định.Vì các phần tử được phân cực như một phần của quá trình sản xuất nên nhà cung cấp cảm biến bắt buộc phải được xem xét và tin cậy về chất lượng và độ tin cậy.

Do sự kết hợp của tiếng ồn thấp, trọng lượng nhẹ và hình học linh hoạt, các phần tử cảm biến dựa trên gốm tìm thấy các ứng dụng nổi bật trong:

• Hoạt động khuếch đại phí ICP bên trong sàn có tiếng ồn thấp
• Đo độ rung mục đích chung
• Máy đo gia tốc mảng GVT phương thức / ô tô / Máy bay giá rẻ trong đó mức tín hiệu thấp với đường cáp dài là hoạt động tiêu chuẩn
• Các ứng dụng hàng không vũ trụ đặc biệt hoạt động ở nhiệt độ cao (lên đến 900 độ F)

Mặc dù đây là một vài nguyên tắc để lựa chọn, nhưng cuối cùng, luôn có những chi tiết cụ thể tinh tế cho các ứng dụng động của bạn và các loại cảm biến khác nhau.Tham khảo ý kiến ​​của kỹ sư ứng dụng hiện trường có kinh nghiệm hoặc chuyên gia ứng dụng của nhà máy là cách tốt nhất để đảm bảo rằng bạn đang chọn đúng cảm biến cho nhu cầu của mình.