П’єзоелектричний первинні перетворювач

Принцип дії п’єзоелектричного перетворювачаґрунтується на явищі прямого або зворотного п’єзоефекту.

Прямий п’єзоефект – це поляризація певного класу діелектриків (п’єзоелектрики) під дією механічних напружень в їх кристалах.

Зворотній п’єзоефект – це деформація п’єзоелектрика в електричному полі.

До матеріалів, яким властивий п’єзоефект, належать кварц, сегнетова сіль, а також п’єзокераміка: титанат барю, цирконат свинцю. На рис. 9.10 наведена схема п’єзоелектричного перетворювача.

Рис.9.10 – Схема п’єзоелектричного перетворювача

Якщо на п’єзокристал діяти силою F, то на його гранях з’явиться заряд q, який пропорційний силі F

, (9.3)

де d₁₁ – п’єзоелектричний модуль, який залежить від матеріалу та його стану.

П’єзокристал разом з електродами утворюють конденсатор, ЕРС якого дорівнює

(9.4)

Вхідною величиною для п’єзоелектричного перетворювача є механічна сила, а вихідною – ЕРС.

Характеристика градуювання п’єзоелектричного перетворювача має вигляд

(9.5)

Недоліком п’єзоелектричного перетворювача є значні похибки під час вимірювання сталої сили, оскільки заряд, що з’явився на гранях п’єзокристалу, може стікати через вхідний опір вторинного приладу, тому то п’єзоелектричні перетворювачі доцільно застосовувати для вимірювання змінної сили.