Piezoelektrik Sensör Nedir?

Piezoelektrik sensör, piezoelektriklik kullanarak basıncı veya gerilimi ölçen, belirli malzemelerin deforme olduğunda elektrik akımı üretebileceği bir fenomen olan bir cihazdır. Böylece bir piezoelektrik algılayıcı, üzerine kuvvet, kuvvet, kuvvet ile orantılı olan bir elektrik sinyaline sıkıştırma, çarpma, hızlanma veya titreşim yoluyla uygulanan gücü dönüştürebilir. Bu etkiyi gösteren, özellikle de kuvars ve turmalin olmak üzere, doğal olarak ortaya çıkan birçok madde vardır. Piezoelektrik malzemeler endüstriyel olarak da sentezlenebilir. Sentetik piezoelektrik malzemeler, doğal kristallere benzer ancak galyum fosfat kristalleri gibi gelişmiş özelliklere sahip tek kristal malzemeler olabilir; sinterleme yoluyla ucuz bir şekilde imal edilebilen kurşun fırıldayan titanat (PZT) gibi piezoseramik malzemeler veya bir fırında toz halindeki malzemelerin ısıtılması; ve ince, esnek filmlere yapılabilen poliviniliden florür (PVDF) gibi polimerler.

Piezoelektrik sensörler tarafından üretilen elektrik sinyali, kuvvet ilk uygulandıktan sonra hızla düşer. Bu, statik bir kuvveti ölçmek için uygun olmadıkları anlamına gelir; ancak, çarpma kuvvetleri gibi çok kısa süreli kuvvetleri ölçmede mükemmeldirler. Tek kristal ve piezoseramik sensörler çok katıdır ve çok yüksek bir doğal frekansa sahiptir. Bir sensörün doğal frekansı, kullanımına sınırlamalar getirir, çünkü ölçülecek titreşim frekansı sensöre yakın olduğunda ölçüm hataları meydana gelir. Bununla birlikte, bir piezoelektrik sensörün yüksek doğal frekansı, çok yüksek frekansları doğru ölçmesini sağlar. Bu, malzemelerdeki ve bileşenlerdeki kusurlardan kaynaklanabilecek olağandışı titreşim modellerini tespit etmek için kullanılabileceği anlamına gelir.

Tek kristal ve piezoseramik sensörlerin yüksek sertliği, genellikle alet ve makinelerin yapıldığı çelik gibi malzemelerle benzer fiziksel özelliklere sahip oldukları anlamına gelir. Bu nedenle sensörler, yapılarının bir parçası olarak alet ve makinelere dahil edilebilir, böylece yerleşik sensörler ile oluşturulabilirler. Bu piezoelektrik sensör tipi de oldukça sağlamdır, güçlü darbe kuvvetlerini kaldırabilir ve yüksek sıcaklıklarda etkili bir şekilde çalışabilir ve birçok endüstriyel uygulamada malzemeler üzerindeki basıncı ve gerilimi ölçmek için kullanılır. Hızlandırmayı ölçmek için de kullanılabilirler - bir nesne hızlandığında, ters yönde bir sensör tarafından ölçülebilen bir kuvvet uygular.

Piezoelektrik sensörler çok çeşitli başka uygulamalara sahiptir. Yaygın olarak kullanılan bir uygulama, ses dalgaları tarafından uygulanan kuvvetin elektrik sinyaline dönüştürüldüğü ve kaydedildiği veya yükseltildiği mikrofonlardır. PVDF gibi esnek, hafif piezoelektrik malzemeler dokunmatik ekranlarda ve dokunmatik yüzeylerde kullanılabilir ve ayrıca bilimsel araştırmalarda da kullanılabilir. Örneğin, küçük hayvanlara küçük sensörler ve hatta etkinliklerini ve davranışlarını izlemek için böcekler takılabilir.