ประโยชน์และการใช้งาน

หลายปีที่ผ่านมา มีการถกเถียงกันมากมายเกี่ยวกับข้อดีของการเลือกควอตซ์หรือเซรามิกเป็นองค์ประกอบการตรวจวัดสำหรับมาตรความเร่งแบบเพียโซอิเล็กทริกเดือนนี้เราจะมาทบทวนข้อดีของแต่ละรายการ พร้อมกับการอ้างถึงแอปพลิเคชั่นบางตัวที่ตัวใดตัวหนึ่งเป็นเลิศ....ปุน?

ประการแรก ควอตซ์ได้รับการยอมรับมาอย่างยาวนานถึงประโยชน์ของการเป็นเพียโซอิเล็กทริกตามธรรมชาติด้วยเหตุนี้ จึงแสดงความเสถียรในระยะยาวที่ดีที่สุดของวัสดุตรวจจับแบบเพียโซอิเล็กทริกควอตซ์ไม่มีเอาต์พุตแบบไพโรอิเล็กทริกและมีค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนที่เสถียรเล็กน้อยควอตซ์ที่มีความจุต่ำทำให้มีเอาต์พุตแรงดันสูง (V=Q/C)เอาต์พุตที่สูงนี้เป็นสาเหตุว่าทำไมเซ็นเซอร์วัดแรงแบบควอตซ์ไดนามิกส่วนใหญ่จึงถูกลดทอนจากความไวของวงจรเปิด (แรงมากกว่า 1.3 โวลต์/ปอนด์)

ควอตซ์ส่วนใหญ่มักไม่ทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากมีวัสดุเซรามิกแบบเพียโซอิเล็กทริกอื่น ๆ ที่เหมาะสมกว่าเนื่องจากมีประจุไฟฟ้าที่สูงกว่าบางครั้งมีระดับเสียงที่สูงกว่าเล็กน้อยในการใช้งานแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากแอมพลิฟายเออร์ MosFET ที่ใช้สำหรับการแปลงอิมพีแดนซ์ภายในที่มีพื้นเสียงรบกวนที่สูงกว่าแอมพลิฟายเออร์ J-FET ที่แปลงประจุภายในทั่วไปเสียงรบกวนอาจสูงขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากตัวต้านทานที่ใช้ในการตั้งค่าเวลาคงที่โดยปกติมีขนาดใหญ่กว่าระบบขยายประจุไฟฟ้าข้อจำกัดขั้นสุดท้ายในควอตซ์นั้นเน้นที่การเจียระไนแบบจำกัดและรูปทรงสำหรับโพลาไรซ์ตามธรรมชาติ กล่าวคือ ไม่มีควอตซ์แบบวงแหวน

องค์ประกอบการตรวจจับควอตซ์พบการใช้งานที่โดดเด่นดังต่อไปนี้:

• มาตรฐานอ้างอิงการปรับเทียบแบบไดนามิกเนื่องจากความเสถียรในระยะยาวที่โดดเด่น
• สภาพแวดล้อมที่ทำงานด้วยความร้อนและวงจร เช่น ไครโอเจนิค รวมถึงการคัดกรองความเครียดจากสิ่งแวดล้อม (ESS) / การทดสอบชีวิตแบบเร่งรัด (HALT) / หน้าจอความเครียดแบบเร่งความเร็ว (HASS)
• เซ็นเซอร์ Dynamic Force ของการกำหนดค่าเดี่ยวและสามแกน
• แรงดันแบบไดนามิกในสภาพแวดล้อมที่ทำงานอยู่ เช่น ความไม่เสถียรของการเผาไหม้ของกังหันและการไหลของอากาศในอุโมงค์ลมเหนือแผ่นฟอยล์

เมื่อพูดถึงวัสดุตรวจจับเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก ประโยชน์หลักอยู่ในกระบวนการโพลาไรเซชันที่ควบคุมได้ (กล่าวคือ คริสตัลไลน์ ส่วนประกอบต่างๆ สามารถทำเป็นรูปทรง/รูปทรงต่างๆ ได้) และเอาต์พุตที่มีประจุไฟฟ้าสูงการต่อเชื่อม Piezo-ceramics กับแอมพลิฟายเออร์ภายใน J-FET ที่มีเสียงรบกวนต่ำให้ความละเอียดที่โดดเด่นโดยมีพื้นเสียงที่ต่ำเท่ากับที่พบในตัวตรวจวัดความเร่งของประจุควบคู่ไปกับความยาวสายเคเบิลทั่วไปที่เชื่อมต่อกับแอมพลิฟายเออร์สำหรับชาร์จในห้องปฏิบัติการทุกอย่างเท่าเทียมกัน พื้นเสียงของเซ็นเซอร์ประจุไฟฟ้าพร้อมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตัวจะต่ำกว่าแอมพลิฟายเออร์ประจุภายนอกเสียงรบกวนขึ้นอยู่กับความจุทั้งหมดหารด้วยความจุป้อนกลับความจุรวมของระบบที่มีแอมพลิฟายเออร์ประจุภายนอกจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความจุของสายเคเบิลระหว่างเซ็นเซอร์และแอมป์ชาร์จภายนอกไม่นานมานี้ เซรามิกชนิดพิเศษได้ถูกนำมาใช้ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีอุณหภูมิสูง เช่นเดียวกับที่พบในการทำงานของเครื่องยนต์เทอร์ไบน์

สำหรับข้อจำกัด มีความเสถียรในระยะยาวน้อยกว่าเล็กน้อยและมีค่าสัมประสิทธิ์ทางความร้อนกับเซรามิกที่สูงกว่าควอตซ์ (แม้ว่าเซรามิกที่มีอุณหภูมิสูงบางชนิดจะเข้าใกล้ควอตซ์)นอกจากนี้ ความไวของไพโรอิเล็กทริกของเซรามิกยังจำกัดการใช้งานในการใช้งานการระเบิด/กระแทกบางประเภทเนื่องจากองค์ประกอบต่างๆ มีโพลาไรซ์เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิต จึงจำเป็นต้องตรวจสอบและไว้วางใจผู้จำหน่ายเซ็นเซอร์ในด้านคุณภาพและความน่าเชื่อถือ

เนื่องจากการผสมผสานของสัญญาณรบกวนต่ำ น้ำหนักเบา และรูปทรงที่ยืดหยุ่น องค์ประกอบเซนเซอร์ที่ทำจากเซรามิกจึงพบการใช้งานที่โดดเด่นใน:

• การชาร์จ ICP ภายในที่มีเสียงรบกวนต่ำทำให้การทำงานเพิ่มขึ้น
• การวัดแรงสั่นสะเทือนเอนกประสงค์
• มาตรความเร่งแบบอาร์เรย์ Modal/ยานยนต์ NVH/เครื่องบิน GVT ราคาประหยัด ซึ่งระดับสัญญาณต่ำและการเดินสายยาวเป็นการทำงานมาตรฐาน
• การใช้งานด้านอวกาศพิเศษที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง (สูงถึง 900 องศาฟาเรนไฮต์)

แม้ว่าแนวทางเหล่านี้เป็นเพียงแนวทางบางส่วนสำหรับการเลือก แต่ท้ายที่สุดแล้ว แอปพลิเคชันไดนามิกและประเภทการตรวจจับต่างๆ ก็มีความเฉพาะเจาะจงที่ละเอียดอ่อนอยู่เสมอการปรึกษาหารือกับวิศวกรแอปพลิเคชันภาคสนามที่มีประสบการณ์หรือผู้เชี่ยวชาญด้านการใช้งานในโรงงานเป็นวิธีที่ดีที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าคุณกำลังเลือกเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมกับความต้องการของคุณ