పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ అంటే ఏమిటి? సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం, పని మరియు అనువర్తనాలు

మన రోజువారీ జీవితంలో, లోహం, ఉష్ణోగ్రత స్థాయిలు, పీడన స్థాయిలు మొదలైన వాటిపై వర్తించే యాంత్రిక ఒత్తిడి వంటి భౌతిక పరిమాణాలను కొలవవలసిన వివిధ పరిస్థితులను మనం ఎదుర్కొంటాము… ఈ అన్ని అనువర్తనాల కోసం మనకు తెలియని పరిమాణాలను యూనిట్లలో కొలవగల పరికరం అవసరం మరియు మాకు తెలిసిన అమరికలు. మాకు చాలా ఉపయోగకరంగా ఉండే అటువంటి పరికరం ట్రాన్స్డ్యూసర్ . ట్రాన్స్డ్యూసెర్ అనేది ఒక విద్యుత్ పరికరం, ఇది ఏ రకమైన భౌతిక పరిమాణాన్ని అనుపాత విద్యుత్ పరిమాణం రూపంలో వోల్టేజ్ లేదా మార్చగలదు విద్యుత్ ప్రవాహం . వివిధ రకాలైన ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క పెద్ద కొలను నుండి, ఈ వ్యాసం గురించి వివరించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసర్స్ .

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ అంటే ఏమిటి?

ది పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క నిర్వచనం ఒక విద్యుత్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ ఇది ఏ రూపాన్ని అయినా మార్చగలదు భౌతిక పరిమాణం విద్యుత్ సిగ్నల్ లోకి , ఇది కొలత కోసం ఉపయోగించవచ్చు. భౌతిక పరిమాణాలను విద్యుత్ సంకేతాలుగా మార్చడానికి పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల లక్షణాలను ఉపయోగించే ఎలక్ట్రికల్ ట్రాన్స్డ్యూసర్‌ను అంటారు పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్

పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు యొక్క ఆస్తిని ప్రదర్శిస్తాయి పైజోఎలెక్ట్రిసిటీ , దీని ప్రకారం ఏ రకమైన యాంత్రిక ఒత్తిడి లేదా జాతి యొక్క అనువర్తనం అనువర్తిత ఒత్తిడికి అనులోమానుపాతంలో విద్యుత్ వోల్టేజ్ ఉత్పత్తికి దారితీస్తుంది. ఈ ఉత్పత్తి ఎలక్ట్రిక్ వోల్టేజ్ వోల్టేజ్ ఉపయోగించి కొలవవచ్చు కొలిచే సాధనాలు పదార్థానికి వర్తించే ఒత్తిడి లేదా జాతి విలువను లెక్కించడానికి.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల రకాలు

పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల యొక్క కొన్ని రకాలు:

సహజంగా లభించేవారు: క్వార్ట్జ్, రోషెల్ ఉప్పు, పుష్పరాగము, టూర్‌మలైన్-గ్రూప్ ఖనిజాలు మరియు పట్టు, కలప, ఎనామెల్, ఎముక, జుట్టు, రబ్బరు, డెంటిన్ వంటి కొన్ని సేంద్రీయ పదార్థాలు. కృత్రిమంగా తయారు చేస్తుంది పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు పాలీవినైలిడిన్ డిఫ్లోరైడ్, పివిడిఎఫ్ లేదా పివిఎఫ్ 2, బేరియం టైటనేట్, లీడ్ టైటనేట్, లీడ్ జిర్కోనేట్ టైటనేట్ (పిజెడ్‌టి), పొటాషియం నియోబేట్, లిథియం నియోబేట్, లిథియం టాంటాలేట్ మరియు ఇతర సీసం లేని పిజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్స్.

అన్ని పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను ఉపయోగించలేరు పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసర్స్ . ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లుగా ఉపయోగించాల్సిన పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల ద్వారా కొన్ని అవసరాలు తీర్చాలి. కొలత ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించే పదార్థాలు ఫ్రీక్వెన్సీ స్థిరత్వం, అధిక ఉత్పాదక విలువలు కలిగి ఉండాలి, విపరీతమైన ఉష్ణోగ్రత మరియు తేమ పరిస్థితులకు సున్నితంగా ఉండవు మరియు ఇవి వివిధ ఆకారాలలో లభిస్తాయి లేదా వాటి లక్షణాలకు భంగం కలిగించకుండా వివిధ ఆకారాలలో తయారు చేయడానికి అనువైనవిగా ఉండాలి.

దురదృష్టవశాత్తు, ఈ అన్ని లక్షణాలను కలిగి ఉన్న పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం లేదు. క్వార్ట్జ్ అత్యంత స్థిరమైన క్రిస్టల్, ఇది సహజంగా లభిస్తుంది కాని ఇది చిన్న ఉత్పత్తి స్థాయిలను కలిగి ఉంటుంది. నెమ్మదిగా మారుతున్న పారామితులను క్వార్ట్జ్‌తో కొలవవచ్చు. రోషెల్ ఉప్పు అత్యధిక ఉత్పాదక విలువలను ఇస్తుంది కాని ఇది పర్యావరణ పరిస్థితులకు సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు 1150 ఎఫ్ పైన పనిచేయదు.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ వర్కింగ్

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ పైజోఎలెక్ట్రిసిటీ సూత్రంతో పనిచేస్తుంది. పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం యొక్క ముఖాలు, సాధారణ క్వార్ట్జ్, వెండి వంటి పదార్థాలను నిర్వహించే సన్నని పొరతో పూత పూయబడతాయి. ఒత్తిడి వర్తించినప్పుడు పదార్థంలోని అయాన్లు మరొకటి నుండి దూరంగా కదులుతున్నప్పుడు వాహక ఉపరితలం వైపు కదులుతాయి. ఇది ఛార్జ్ యొక్క తరంకు దారితీస్తుంది. ఈ ఛార్జ్ ఒత్తిడి క్రమాంకనం కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. ఉత్పత్తి ఛార్జ్ యొక్క ధ్రువణత అనువర్తిత ఒత్తిడి దిశపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒత్తిడిని సి గా రెండు రూపాల్లో అన్వయించవచ్చు ompressive ఒత్తిడి మరియు తన్యత ఒత్తిడి క్రింద చూపిన విధంగా.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క పని

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ ఫార్ములా

క్రిస్టల్ యొక్క ధోరణి ఉత్పత్తి అయ్యే వోల్టేజ్ మొత్తాన్ని కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది. ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లోని క్రిస్టల్‌ను అమర్చవచ్చు రేఖాంశ స్థానం లేదా విలోమ స్థానం .

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ ఫార్ములా

రేఖాంశ మరియు విలోమ ప్రభావం

రేఖాంశ ప్రభావంలో, ఉత్పత్తి చేయబడిన ఛార్జ్ ఇవ్వబడుతుంది

Q = F * d

F అనువర్తిత శక్తి అయినప్పుడు, d అనేది క్రిస్టల్ యొక్క పైజోఎలెక్ట్రిక్ గుణకం.

క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ యొక్క పైజోఎలెక్ట్రిక్ కోఎఫీషియంట్ డి 2.3 * 10 చుట్టూ ఉంటుంది^-12సి / ఎన్.

విలోమ ప్రభావంలో, ఉత్పత్తి చేయబడిన ఛార్జ్ ఇవ్వబడుతుంది

Q = F * d * (బి / ఎ)

B / a నిష్పత్తి 1 కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, విలోమ అమరిక ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఛార్జ్ రేఖాంశ అమరిక ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన మొత్తం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ సర్క్యూట్

ప్రాథమిక పిజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క పనిని ఈ క్రింది బొమ్మ ద్వారా వివరించవచ్చు.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ సర్క్యూట్

ఇక్కడ వెండితో పూసిన క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ దానిపై ఒత్తిడి ఉన్నప్పుడు వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి సెన్సార్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. ఉత్పత్తి ఛార్జీని చెదరగొట్టకుండా కొలవడానికి ఛార్జ్ యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించబడుతుంది. చాలా తక్కువ కరెంట్ గీయడానికి R1 నిరోధకత చాలా ఎక్కువ. ట్రాన్స్డ్యూసర్‌ను కలిపే సీసం తీగ యొక్క కెపాసిటెన్స్ మరియు పైజోఎలెక్ట్రిక్ సెన్సార్ అమరికను కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది. కాబట్టి ఛార్జ్ యాంప్లిఫైయర్ సాధారణంగా సెన్సార్‌కు చాలా దగ్గరగా ఉంచబడుతుంది.

కాబట్టి యాంత్రిక ఒత్తిడిని ప్రయోగించినప్పుడు పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లో అనుపాత విద్యుత్ వోల్టేజ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది ఛార్జ్ యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించి విస్తరించబడుతుంది మరియు అనువర్తిత ఒత్తిడిని క్రమాంకనం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్

అల్ట్రాసోనిక్ పిజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ సంభాషణ సూత్రంపై పనిచేస్తుంది పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం . ఈ ప్రభావంలో పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థానికి విద్యుత్తు వర్తించినప్పుడు, ఇది అనువర్తిత ఛార్జీకి అనులోమానుపాతంలో భౌతిక వైకల్యాలకు లోనవుతుంది. యొక్క సర్క్యూట్ అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ క్రింద ఇవ్వబడింది.

అల్ట్రాసోనిక్ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్

ఇక్కడ, ది క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ప్రాధమిక L3 తో అనుసంధానించబడిన రెండు మెటల్ ప్లేట్లు A మరియు B ల మధ్య ఉంచబడుతుంది. ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ప్రాధమికము ప్రేరకంగా కలుపుతారు ఎలక్ట్రానిక్ ఓసిలేటర్ . ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ద్వితీయ రూపంగా ఉండే కాయిల్స్ ఎల్ 1 మరియు ఎల్ 2 ఎలక్ట్రానిక్ ఓసిలేటర్కు అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి.

బ్యాటరీని ఆన్ చేసినప్పుడు ఓసిలేటర్ f = 1 ÷ (2π√L1C1) ఫ్రీక్వెన్సీతో అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆల్టర్నేటింగ్ వోల్టేజ్ పప్పులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ కారణంగా, ఎల్ 3 లో ఒక e.m.f ప్రేరేపించబడుతుంది, ఇది క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్‌కు A మరియు B ప్లేట్ల ద్వారా బదిలీ చేయబడుతుంది. సంభాషణ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం కారణంగా క్రిస్టల్ సంకోచించడం మరియు ప్రత్యామ్నాయంగా విస్తరించడం మొదలవుతుంది, తద్వారా యాంత్రిక ప్రకంపనలు ఏర్పడతాయి.

యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ ఉన్నప్పుడు ప్రతిధ్వని జరుగుతుంది ఎలక్ట్రానిక్ ఓసిలేటర్ క్వార్ట్జ్ యొక్క సహజ పౌన frequency పున్యానికి సమానం. ఈ సమయంలో, క్వార్ట్జ్ ఉత్పత్తి చేస్తుంది రేఖాంశ అల్ట్రాసోనిక్ తరంగాలు పెద్ద వ్యాప్తి.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ అప్లికేషన్స్

• పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు స్టాటిక్ విలువలను కొలవలేవు కాబట్టి, ఇవి ప్రధానంగా ఉపరితల కరుకుదనాన్ని కొలవడానికి, యాక్సిలెరోమీటర్లలో మరియు వైబ్రేషన్ పికప్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
• అవి ఉపయోగించబడతాయి సీస్మోగ్రాఫ్స్ రాకెట్లలో కంపనాలను కొలవడానికి.
• శక్తి, ఒత్తిడి, కంపనాలు మొదలైన వాటిని కొలవడానికి స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లలో…
• ఇంజిన్లలో పేలుళ్లను కొలవడానికి ఆటోమోటివ్ పరిశ్రమలు ఉపయోగిస్తాయి.
• వీటిని ఉపయోగిస్తారు అల్ట్రాసోనిక్ ఇమేజింగ్ వైద్య అనువర్తనాలలో.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసర్స్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితులు

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితులు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

ప్రయోజనాలు

• ఇవి క్రియాశీల ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌, అనగా వాటికి పని చేయడానికి బాహ్య శక్తి అవసరం లేదు మరియు అందువల్ల స్వీయ-ఉత్పత్తి.
• ఈ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల యొక్క అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన వివిధ అనువర్తనాలకు మంచి ఎంపిక చేస్తుంది.

పరిమితులు

• ఉష్ణోగ్రత మరియు పర్యావరణ పరిస్థితులు ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క ప్రవర్తనను ప్రభావితం చేస్తాయి.
• అవి మారుతున్న ఒత్తిడిని మాత్రమే కొలవగలవు, అందువల్ల అవి స్టాటిక్ పారామితులను కొలిచేటప్పుడు పనికిరానివి.

అందువలన, ఇది అన్ని గురించి పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ , వర్కింగ్ ప్రిన్సిపల్, ఫార్ములా, సర్క్యూట్ విత్ వర్కింగ్, ప్రయోజనాలు, పరిమితులు మరియు అనువర్తనాలు. పై సమాచారం నుండి, మేము చర్చించినట్లుగా పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క వివిధ అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ను మీరు ఏ అప్లికేషన్ కోసం ఉపయోగించారు? మీ అనుభవం ఎలా ఉంది?