O que é um sensor piezoelétrico?
Um sensor piezoelétrico é um dispositivo que mede pressão ou tensão usando piezoeletricidade, um fenômeno no qual certos materiais podem gerar uma corrente elétrica quando deformados. Assim, um sensor piezoelétrico pode converter força exercida nele por compressão, impacto, aceleração ou vibração em um sinal elétrico cuja força é proporcional à força da força. Existem vários materiais que ocorrem naturalmente que demonstram esse efeito, principalmente o quartzo e a turmalina. Os materiais piezoelétricos também podem ser sintetizados industrialmente. Os materiais piezoelétricos sintéticos podem ser materiais de cristal único semelhantes aos cristais naturais, mas com propriedades aprimoradas, como cristais de fosfato de gálio; Materiais piezocerâmicos, como titanato de zirconato de chumbo (PZT), que podem ser fabricados baratos por sinterização ou aquecendo ingredientes em pó em um forno; e polímeros como fluoreto de polivinilideno (PVDF) que podem ser transformados em filmes finos e flexíveis.
O sinal elétrico gerado por sensores piezoelétricos cai rapidamente após a aplicação da força. Isso significa que eles são inadequados para medir uma força estática; No entanto, eles são excelentes em medir forças de duração muito breve, como forças de impacto. Os sensores únicos de cristal e piezocerâmico são muito rígidos e têm uma frequência natural muito alta. A frequência natural de um sensor impõe limitações aos seus usos, pois os erros de medição ocorrerão quando a frequência da vibração a ser medida estiver próxima da do sensor. No entanto, a alta frequência natural de um sensor piezoelétrico permite medir com precisão frequências muito altas. Isso significa que ele pode ser usado para detectar padrões incomuns de vibração que podem ser causados por defeitos em materiais e componentes.
A alta rigidez de sensores de cristal único e piezocerâmico significa que eles geralmente têm propriedades físicas semelhantes aos materiais, como STEel, a partir da qual são feitas ferramentas e máquinas. Portanto, os sensores podem ser incorporados às ferramentas e máquinas como parte de sua estrutura, para que possam ser construídas com sensores embutidos. Esse tipo de sensor piezoelétrico também é muito robusto, sendo capaz de lidar com forças de impacto forte e operar efetivamente em altas temperaturas e é usado em muitas aplicações industriais para medir a pressão e a tensão nos materiais. Eles também podem ser usados para medir a aceleração - quando um objeto acelera, exerce uma força na direção oposta que pode ser medida por um sensor.
Sensores piezoelétricos têm uma ampla gama de outras aplicações. Uma aplicação comum está em microfones, onde a força exercida por ondas sonoras é convertida em sinais elétricas e gravada ou amplificada. Materiais piezoelétricos flexíveis e leves, como o PVDF, podem ser usados em telas de toque e toques e também têm aplicações em pesquisa científica. Por exemplo, pequenos sensores podem ser anexados aanimais pequenos e até insetos para monitorar sua atividade e comportamento.