Конденсаторные преобразователи (емкостные)
Представляют из себя конденсаторы, емкость которых изменяется под действием измеряемой не электрической величины. Емкость зависит от площади пластин и диэлектрической проницаемости.
Рисунки конденсатора:
Пьезоэлектрические преобразователи.
Выполняют и материалов, в которых возможен пьезоэлектрический эффект. Выделяют прямой пьезоэфект и обратный. Прямой заключается в возникновении электрических зарядов на грани пьезоэлектрика при воздействии механической силы, вызывающей напряжение в материале. При устранении силы заряд исчезает. Обратный эффект проявляется в то, что пьезоэлектрик помещенный в электрическое поле изменяет свои геометрические размеры, чаще всего в качестве пьезоэлетрика используется кварц. Выделяют главные оси у кристалла: электрическую – х, механическую - у, оптическую - z. Параллелепипед , вырезанный из кристалла кварца грани которого параллельны главным осям обладает следующими свойствами:
1.продольным пьезоэфектом при воздействии филы направленной вдоль электрической оси – х, на гранях перпендикулярных этой оси появляются эти заряды.
2.поперечный пьезоэфект, при воздействии силы направленной вдоль механической оси- у, заряды появляются на тех же гранях, что и в предыдущем случае.
3. при приложении силы вдоль оптической оси- z, заряды отсутствуют.
Величина заряда возникающих на гранях кристалла не зависят от размера кристаллов, прямо пропорциональна величине силы и постоянного коэффициента(d1- пьезоэлектрическая постоянная). При приложении силы вдоль оси у величина заряда имеет противоположный знак и пропорциональна отношению длины и ширины грани.
В качестве пьезоэлектриков наиболее часто используют сегнетову соль, кварц и титанат бария. Сегнетова соль обладает наибольшей пьеолектрической чувствительностью. (d1=3*109Кл/Н). имеет ряд недостатков: сильная гидроскопичность, малая механическая прочность и низкая удельное электрическое сопротивление. Используется в лабораторных условиях для измерений быстроменяющихся сил и давлений. Керамика титаната бырия обладает высокой механической прочностью, свойства не зависят от влажности. К недостатка моно отнести: сильную зависимость от температур (от 15 до 100 градусов), сильное старение(достигает 20% изменения свойств в течении 2-х лет).Наибольшее применение получил кварц, обладает высокой механической прочностью, хорошими изоляционными качествами, d1 мало зависит от температуры(до 200 градусов не изменяет свойства), кварц не гидроскопичен. К недостаткам относится зависимость удельного сопротивления от температуры.
Устройство пьезоэлектрического преобразователя см. рисунок.
1-кабель, 2-мембрана, 3-латунная фольга, 4-кварцовые пластины, 5-пробка.
Следующий рисунок: эквивалентная схема преобразователя(2 схемы: 1-а (полная схема),2-б (упрощенная схема)).
Основные составляющие пьезоэлектрических составляющих: 1-погрешность от изменения параметров пьезоэлектрической цепи (емкость), 2- погрешность от изменения окружающей температуры(изменение пьезоэлектрической постоянной), 3 – погрешность из-за неправильной установке пластин(устраняется при градуировке), 4- погрешность вызванная чувствительностью к силам действующим вдоль механической оси, 5-частотная погрешность(зависит от передаваемого воздействия и частоты).