Лекція 14

Тема 14.1 « п’єзо резонансні датчики»

П’єзо резонансні датчики спочатку називалися вимірювальні перетворювачі, в яких роль чутливого елементу виконував п’єзо електричний резонатор. Це визначення у середині 70-х років можна було вважати достатньо вичерпним, оскільки п’єзо резонатори на об'ємних акустичних хвилях були практично єдиним різновидом п’єзо приборів, що застосовувалися в датчиках резонансного типу.

Останніми роками ситуація істотно змінилася : у практику все ширше стали входити різні типи резонансних п’єзо приборів - фільтрів, резонаторів, ліній затримок і інших в яких використовуються поверхневі акустичні хвилі і при поверхнісні хвилі. Ці перетворювачі почали набувати поширення і в датчиках .

У зв'язку з цим п’єзо резонансними датчиками називають вимірювальними перетворювачами, в яких роль чутливого елементу виконує п’єзо електричний резонатор або п’єзо перетворювач, що володіє резонансними електричними властивостями.

На відміну від традиційних п’єзо датчиков генераторного типу, працюючих на основі прямого п'єзоефекту, п’єзо резонансні є датчиками параметричного типу, в яких перетворення вхідної дії здійснюється в результаті модуляції параметрів п’єзо резонатора.

П’єзо резонансні датчики - один з найбільш універсальних типів первинних вимірювальних перетворювачів.

Основні методи управління параметрами п’єзо резонатора:

• Управління частотою.

• Управління комплексним опором.

• Управління фазою.

Класифікація п’єзо резонансних датчиків на групи.

1. П’єзо резонансні датчики на основі чутливості до полів різної фізичної природи - механічним, тепловим, електромагнітним, оптичним і т . п .

серед них найпоширенішими є наступні групи датчиків:

а) на основі тензо чутливих п’єзо резонаторов, в яких вимірювана дія прямо або побічно створює в п’єзо елементи механічні деформації.

б) на основі термо чутливих п’єзо резонаторов, в яких вимірюваний параметр прямо або побічно впливає на середню температуру п’єзо елементу.

в) на основі п’єзо резонаторів, чутливих до акустичного навантаження , комплексному опору .В цих пристроях вимірюваний параметр модулює умови випромінювання ультразвуку з колевальних поверхонь п’єзо елементу.

г) на основі масс - чутливих п'єзоелектричних резонаторів, використовуючи залежність параметрів від маси речовини, приєднаної поверхнею п’єзо елемента.

2. П’єзо резонансні датчики на основі чутливості до варіацій геометрії приладу, в яких еквівалентні параметри резонаторів міняються при взаємному зсуві елементів конструкції п'єзоелектричного резонатора, наприклад при зміні зазору між електродом і вібратором.

3. П’єзо резонансні датчики на основі гіро чутливих п’єзо перетворювачів.

У цих пристроях вимірюваною дією є частота обертання п’єзо вібратора навколо осі, перпендикулярної до площини резонансних коливань.