Пьезорезонансные датчики устройство

В пьезорезонансных датчиках роль чувствительного элемента выполняет пьезоэлектрический резонатор. Эти разновидности датчиков давления относятся к параметрическому типу, в которых преобразование давления происходит в результате модуляции параметров пьезорезонатора (ПР).
измерительные приборы и датчики на любой вкус

Основа пьезорезонатора - механический вибратор из кристаллического пьезоэлектрического материала. На ПР устанавливается система из двух или более электродов, применяемых для возбуждения в вибраторе механических колебаний. Для соединения с источником питания ПР имеет выводы, а для фиксации - элементы крепления. В основе работы пьезорезонатора лежит пьезоэффект, обеспечивающий преобразование входного электрического сигнала, подводимого к выводам, в механические напряжения в вибраторе (обратный пьезоэффект) или генерирует токовые импульсы, возникающих в результате механических деформаций (прямой пьезоэффект).

В конструктивном исполнении пьезорезонансные датчики можно разделить на две группы:

чувствительный резонатор работает в прямом контакте со средой;
чувствительный компонент отделен от среды разделительным (упругим) элементом.

Большинство датчиков выполнено с применением разделительных упругих элементов. Они обеспечивают оптимальные условия работы ПР, делают возможной вакуумизацию или герметизацию рабочей пластины с пьезоэлементом. Упругие компоненты можно подобрать так, что на различные измерительные диапазоны измерения может применить один номинал ПР. Контакт между резонатором и упругим компонентом может быть только в свободных от колебаний областях. По возможности нужно исключать воздействие на пьезодатчик скручивающих, поперечных и прочих нагрузок, способных разрушить датчик. Упругий компонент должен обеспечивать деформации пластины-резонатора строго в плоскости самого пьезоэлемента. Стабильная работа ПР гарантируется только в герметизированном объеме с инертным газом или вакууме.


Пьезорезонансные датчики (ПД)

Основы построения пьезорезонансных датчиков
Эквивалентная схема пьезоэлектрического резонатора
Общая характеристика методов управления ПД.
Классификация
Упругие, пьезоэлектрические и диэлектрические свойства пьезоэлектрических материалов
Общая характеристика пьезорезонаторов ОАВ
Физические свойства управляемых ПР
Термочувствительность кварцевых резонаторов
Тензочувствительность кварцевых ПР
Физические основы масс-чувствительности ПР
Акусточувствительность пьезорезонаторов
Физические основы гирочувствительности пьезопреобразователей
Влияние факторов окружающей среды на ПР
Электронные схемы пьезорезонансных датчиков
Схемы включения пьезорезонаторов в измерительных преобразователях
Основы работы автогенераторов с пьезоэлектрической стабилизацией
Автогенераторные схемы ПД
Принципы построения измерительной аппаратуры на базе ПД
Применение термочувствительных пьезорезоиаторов в измерительной технике
Кварцевые термометры
Подогревные термочувствительные ПР
Электротепловой ваттметр
Пьезорезонансный вакуумметр
Некоторые применения подогревных ПР
Пьезорезоиансные датчики на основе тензочувствительных резонаторов
Общая характеристика пьезорезонансных тензопреобразоватепей
Пьезорезонансные преобразователи усилий
Пьезорезонансные датчики давления
Пьезорезонансные акселерометры Примеры построения пьезорезонансных измерительных преобразователей
Практические применении метода кварцевого микровзвешивания
Кварцевые толщиномеры
Пьезорезонансные датчики влажности
Селективные сорбционные детекторы
Измерительные преобразователи ва основе акусточувствительных и гирочувствительных пьезорезонаторов
Датчики для контроля параметров в жидкостях
Преобразователи усилий
Преобразователи микроперемещений
Гигрометр точки росы
Применение акусточувствительных резонаторов в физических исследованиях
Пьезоэлектрические виброгироскопы
ПАВ-датчики
Общая характеристика ПАВ-преобразователей
ПАВ-генераторы
Микровзвешиванне на ПАВ-структурах

Недостатки пьезорезонансных датчиков давления

Зависимость частоты от давления в интервале от 0 до 50 МПа имеет существенную нелинейность в районе 1.7% . По видимому, основным источником погрешности является нелинейность характеристики цилиндрического преобразователя давления в радиальные напряжения, подводимые к ПР.
Дрейф нуля ПД во времени, происходящий из-за старения резонатора, не выше 0.1% верхнего предела измеряемой величины.
Необходимость герметизации или вакуумирования резонатора.
Наличие температурного дрейфа нуля ПД. Практически в датчиках давления погрешность от термодеформаций можно уменьшить до уровня 0.1% верхнего предела, с помощью снижения соотношения жесткостей мембраны и преобразователя.