¿Qué es un sensor piezoeléctrico?
Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo que mide la presión o la tensión con piezoelectricidad, un fenómeno en el que ciertos materiales pueden generar una corriente eléctrica cuando se deforman. Por lo tanto, un sensor piezoeléctrico puede convertir la fuerza ejercida sobre él por compresión, impacto, aceleración o vibración en una señal eléctrica cuya resistencia es proporcional a la resistencia de la fuerza. Hay una serie de materiales naturales que demuestran este efecto, especialmente cuarzo y turmalina. Los materiales piezoeléctricos también se pueden sintetizar industrialmente. Los materiales piezoeléctricos sintéticos pueden ser materiales de cristal único similares a los cristales naturales pero con propiedades mejoradas, como los cristales de fosfato de galio; Materiales piezocerámicos como el titanato de circonato de plomo (PZT), que se pueden fabricar a bajo costo mediante la sinterización o calefacción de ingredientes en polvo en un horno; y polímeros como el fluoruro de polivinilideno (PVDF) que pueden convertirse en películas delgadas y flexibles.
La señal eléctrica generada por los sensores piezoeléctricos cae rápidamente después de aplicar la fuerza por primera vez. Esto significa que no son adecuados para medir una fuerza estática; Sin embargo, son excelentes para medir fuerzas de una duración muy breve, como las fuerzas de impacto. Los sensores de cristal único y piezocerámico son muy rígidos y tienen una frecuencia natural muy alta. La frecuencia natural de un sensor impone limitaciones en sus usos, ya que se producirán errores de medición cuando la frecuencia de la vibración a medir es cercana a la del sensor. Sin embargo, la alta frecuencia natural de una alta frecuencia natural de un sensor piezoeléctrico le permite medir con precisión frecuencias muy altas. Esto significa que puede usarse para detectar patrones de vibración inusuales que podrían ser causados por defectos en materiales y componentes.
La alta rigidez de los sensores de cristal único y piezocerámico significa que a menudo tienen propiedades físicas similares a los materiales, como STanguila, de la cual se hacen herramientas y máquinas. Por lo tanto, los sensores se pueden incorporar a las herramientas y la maquinaria como parte de su estructura, para que puedan construirse con sensores incorporados. Este tipo de sensor piezoeléctrico también es muy robusto, puede manejar fuertes fuerzas de impacto y operar de manera efectiva a altas temperaturas, y se usa en muchas aplicaciones industriales para medir la presión y la tensión en los materiales. También se pueden usar para medir la aceleración: cuando un objeto acelera, ejerce una fuerza en la dirección opuesta que puede medir por un sensor.
Los sensores piezoeléctricos tienen una amplia gama de otras aplicaciones. Una aplicación común es en micrófonos, donde la fuerza ejercida por las ondas sonoras se convierte en señales eléctricas y se registra o amplifica. Los materiales piezoeléctricos flexibles y livianos, como PVDF, se pueden usar en pantallas táctiles y almohadillas táctiles, y también tienen aplicaciones en investigación científica. Por ejemplo, se pueden unir pequeños sensores aanimales pequeños e incluso insectos para monitorear su actividad y comportamiento.