Obraz7

68

Czujniki przyspieszenia i drgań Zasady pomiarów

Rysunek 4

a - efekt podłużny b - efekt poprzeczny c - efekt ścinania F - siła O - ładunek

Rysunek 5

a - płytka nieobciążona b - płytka zginana, górą rozciągana (a > 0), dołem ściskana (a < 0)

1 - kierunki biegunowości F - mierzona siła (zginająca)

U - napięcie całkowite U_v U₂ - napięcia częściowe

Rysunek 6

a - przetwarzanie napięciowe b - przetwarzanie pojemnościowe

1    - przewód doprowadzający

2    - próbka piezoelektryczna o pojemności C₀ C_M - pojemność pomiarowa

F - siła mierzona O - ładunek U - napięcie

cję obwodu pomiarowego przetwornika piezoelektrycznego. Stałą czasową tego wyładowania oblicza się z iloczynu pojemności przetwornika i rzeczywistej rezystancji całkowitej. Takie czujniki mogą więc mierzyć nie tylko statycznie ale i dynamicznie. O ile wysokiej jakości czujnikami można osiągnąć ąuasi-statyczne czasy pomiaru rzędu 15...60 min, o tyle maksymalne czasy pomiaru często leżą w zakresie tylko ls...lms. Elektryczne charakterystyki tych czujników są określone głównie przez „stałą piezoelektryczną zdolności gromadzenia ładunku d”, którą czasem oznacza się jako „pie-zomoduł K^,?.

Jeżeli o oznacza wywołane w próbce naprężenia mechaniczne, a D panującą w próbce gęstość ładunku (przesunięcie dielektryczne), to w najprostszym przypadku obowiązują podstawowa zależności:

er = F!A (1)    D - d o (2)

A - pole przekroju próbki

Przy stałych dielektrycznych

£ = £ £

r o

można obliczyć ładunek Q i napięcie U na elektrodach przetwornika:

Q=AD=Ada=dF    (3)

U = — = —- L = — — F =

c £ A £ A

= g — F = g L    o    (4)

A

gdzie piezoelektryczna stała napięciowa

g = d/£    (5)

a natężenie pola elektrycznego w próbce wynosi

E = U/L = g (J    (6)

Oprócz opisanego, często wykorzystywanego piezoelektrycznego efektu podłużnego (rys. 4a), mogą występować jeszcze efekty piezoelektryczny poprzeczny i ścinania (rys. 4b i c).

Efekty te, zależnie od wybranego materiału, występują zarówno osobno, jak i (w prakty-

Postacie efektu piezoelektrycznego

r

» Q

\^Q

I F

Q