Manfaat dan Aplikasi

Selama bertahun-tahun telah ada banyak diskusi mengenai manfaat memilih kuarsa atau keramik sebagai elemen penginderaan untuk akselerometer piezoelektrik.Bulan ini kita akan mengulas keunggulan masing-masing, bersama dengan mengutip aplikasi tertentu di mana salah satu atau yang lain unggul....pun?

Pertama, Quartz telah lama dikenal karena manfaatnya sebagai piezoelektrik alami.Dengan demikian, ia menunjukkan stabilitas jangka panjang terbaik dari setiap bahan penginderaan piezoelektrik.Kuarsa tidak menunjukkan keluaran piro-listrik dan memiliki koefisien termal kecil yang stabil.Kapasitansi kuarsa yang rendah memberikan output tegangan tinggi (V = Q / C).Output tinggi ini, pada kenyataannya, mengapa sebagian besar sensor gaya kuarsa dinamis sebenarnya dilemahkan dari sensitivitas sirkuit terbuka mereka (lebih dari gaya 1,3 volt / lb).

Paling sering kuarsa tidak dijalankan pada suhu yang lebih tinggi karena ada bahan keramik piezoelektrik lain yang lebih sesuai karena keluaran muatannya yang lebih tinggi.Kadang-kadang ada juga lantai kebisingan yang sedikit lebih tinggi dalam operasi tegangan karena penguat MosFET yang digunakan untuk konversi impedansi internal memiliki lantai kebisingan yang lebih tinggi daripada penguat J-FET pengubah muatan internal yang khas.Kebisingan juga dapat sedikit lebih tinggi karena fakta bahwa resistor yang digunakan untuk mengatur konstanta waktu biasanya lebih besar daripada sistem yang diperkuat muatan.Batasan akhir dalam kuarsa berpusat pada pemotongan terbatas dan geometri untuk polarisasi alami, yaitu tidak ada kuarsa geser annular.

Elemen penginderaan kuarsa menemukan aplikasi luar biasa sebagai berikut:

• Standar referensi Kalibrasi Dinamis karena stabilitas jangka panjang yang luar biasa
• Banyak lingkungan aktif dan siklus termal seperti Cryogenic, serta Environmental Stress Screening (ESS) / High Accelerated Life Test (HALT) / High Accelerated Stress Screen (HASS)
• Sensor Dynamic Force konfigurasi tunggal dan triaksial
• Tekanan Dinamis di lingkungan aktif seperti ketidakstabilan pembakaran turbin dan aliran udara di terowongan angin di atas airfoil.

Ketika datang ke bahan penginderaan piezoelektrik keramik, manfaat utama adalah dalam proses polarisasi yang dapat dikontrol, (yaitu polikristalin elemen dapat dibuat menjadi berbagai bentuk/geometri) dan output yang diperkuat dengan muatan tinggi.Menggabungkan piezo-keramik dengan amplifier internal J-FET dengan noise rendah memberikan resolusi luar biasa dengan tingkat kebisingan serendah yang ditemukan pada akselerometer pengisian daya yang digabungkan dengan panjang kabel tipikal yang terhubung ke amplifier pengisian daya tingkat laboratorium.Semuanya sama, tingkat kebisingan sensor muatan dengan elektronik built-in akan lebih rendah dibandingkan dengan penguat muatan eksternal.Kebisingan didasarkan pada kapasitansi total dibagi dengan kapasitansi umpan balik.Total kapasitansi sistem dengan penguat muatan eksternal akan meningkat karena kapasitansi kabel antara sensor dan penguat muatan eksternal.Baru-baru ini, keramik khusus telah diperkenalkan untuk lingkungan operasi suhu tinggi seperti yang ditemukan dalam operasi mesin turbin.

Untuk keterbatasan, ada stabilitas jangka panjang yang sedikit lebih rendah dan koefisien termal yang lebih tinggi dengan keramik daripada kuarsa (meskipun beberapa keramik suhu tinggi mendekati kuarsa).Selain itu, sensitivitas piroelektrik keramik membatasi penggunaannya dalam aplikasi ledakan/kejutan tertentu.Karena elemen terpolarisasi sebagai bagian dari proses manufaktur, sangat penting bahwa vendor sensor ditinjau dan dipercaya untuk kualitas dan keandalan.

Karena kombinasi kebisingan rendah, bobot ringan dan geometri fleksibel, elemen penginderaan berbasis keramik menemukan aplikasi luar biasa di:

• Operasi penguatan biaya ICP internal lantai kebisingan rendah
• Pengukuran getaran tujuan umum
• Akselerometer array Modal/Otomotif NVH/Pesawat GVT berbiaya rendah di mana level sinyal rendah dengan kabel panjang berjalan adalah operasi standar
• Aplikasi kedirgantaraan khusus yang beroperasi pada suhu tinggi (hingga 900 derajat F)

Meskipun ini adalah beberapa panduan untuk pemilihan, pada akhirnya, selalu ada spesifikasi halus untuk aplikasi dinamis Anda dan berbagai jenis penginderaan.Konsultasi dengan teknisi aplikasi lapangan yang berpengalaman atau spesialis aplikasi pabrik adalah cara terbaik untuk memastikan bahwa Anda memilih sensor yang tepat untuk kebutuhan Anda.