رفتن به مطلب

حسگر پیزوالکتریک:


ارسال های توصیه شده

[h=1]حسگر پیزوالکتریک:[/h]Piezoelectric-Switches-Metal-Piezoelectric-Switches-Waterproof-Touch-Piezoelectric-Switches-with-Cable.jpg

مقدمه :پیزوالکتریک باری است که در مواد جامد مشخصی به علت فشار مکانیکی انباشته می‌شود (مخصوصاً در کریستال‌ها، بعضی سرامیک‌ها و اجسام زیستی مانند استخوان، DNA و پروتئین‌های مختلف) . لغت پیزوالکتریک یعنی الکتریسیته‌ی ناشی از فشار که از لغت یونانی به معنای فشردن گرفته شده و الکتریک نماد عنبر است .( یک منبع قدیمی جریان الکتریکی)اثر پیزو الکتریک از ارتباط خطی بین حالت مکانیکی و الکتریکی در مواد بلورین و شفاف بدون تقارن مرکزی درک می‌شود.اثر پیزوالکتریک یک فرآیند قابل برگشت است؛ موادی که به طور مستقیم اثر پیزوالکتریک(تولید داخلی بار الکتریکی به دلیل اعمال نیروی مکانیکی) را انباشته می‌کنند اثر پیزوالکتریک معکوس(تولید داخلی نیروی الکتریکی در اثر اعمال میدان الکتریکی) را نیز انباشته می‌کنند.به عنوان مثال سرامیک‌های PZT O۳ ۰≤x≤۱) اگر به اندازه ۰.۱ درصد از ابعادشان تغییر شکل دهند نیروی پیزوالکتریک قابل اندازه‌گیری تولید خواهند کرد. برعکس اگر میدان الکتریکی به آن‌ها اعمال شود به اندازه ۰.۱ درصد از ابعادشان تغییر شکل خواهند داد. پیزوالکتریک استفاده‌های مفیدی دارد از جمله تولید و ردیابی صوت، تولید ولتاژهای بالا، تولید فرکانس الترونیکی، میکروبالانس‌ها (ترازوهای بسیار دقیق) و متمرکز کردن اشعه‌های نور در مقیاس بسیار بزرگ.این پدیده همچنین بنیانی برای بسیاری از تکنیک‌های علمی و سودمند در مقیاس اتمی است؛ بررسی میکروسکوپی مثل STM، AFM، MTA انجام شد. SNOM همچنین استفاده‌های روزمره به عنوان منبع احتراق برای سیگاراثر پیروالکتریک (تولید پتانسیل الکتریکی در پاسخ به دما) در اواسط قرن هجدهم توسط Carl مطالعه شد و با الهام از این موضوع ادعا کردند بین فشار مکانیکی و بار الکتریکی رابطه‌ای وجود دارد گرچه آزمایش های آن‌ها نتیجه‌ی قاطعی نداد.اولین اثبات تجربی اثر پیزوالکتریک در سال ۱۸۸۰ توسط برادران آن‌ها دانششان را از پیزوالکتریک با درکشان از ساختار کریستالی اساسی ترکیب کردند که منجر به پیش‌بینی رفتار کریستال‌ها شد و اثبات کردند کریستال‌های خاصیت پیزوالکتریک دارند و Rochelle salt بیش‌ترین پیزوالکتریک را در خود انباشته می‌کنند. اگرچه Curies اثر پیزوالکتریک معکوس را پیش‌بینی نکرد، اثر معکوس با روابط ریاضی توسط Gabriel Lippmann در سال ۱۸۸۱ از قوانین ترمودینامیک نتیجه شد. بلافاصله وجود اثر معکوس را تأیید کرد و به تحقیقات خود ادامه داد تا اثبات کامل تغییر شکل الکتریکی- الاستیکی -مکانیکی سرامیک های پیزوالکتریک را بدست آورد.خاصیت پیزوالکتریک اثر ترکیب شده‌ی رفتار الکتریکی ماده استحسگرها ی پیزوالکتریک:بعضی مواد طبیعی یا مصنوعی مانند کوارتز ، تورمالین ، لیتیم سولفات و ... هنگامی که تحت تغییر شکل یا بار مکانیکی قرار می گیرند ، بار الکتریکی تولید می کنند به این مواد ، مواد پیزو الکتریک گویند(اثر پیزو الکتریک). همچنین به عکس می توان با اعمال ولتاژ به این مواد تغییر شکل مکانیکی در آن ها ایجاد کرد(اثر پیزوالکتریک معکوس). کاربردهای آن: انواع سنسورهای پیزو الکتریک (شتاب) سنج(Accelerometer)، کرنش سنج(Strain gage) (سنسورهای نیرو وفشار ) ، شتاب دهنده های پیزوالکتریک(Actuators) نوسانگر پیزو الکتریک ، چشمه موج یا سنسور آلتراسونیک ، منبع با ولتاژ بالا و بسیاری دیگر...اصل مورد بحث در به کارگیری حسگرهای پیزوالکتریک این است که یک بعد فیزیکی که به یک نیرو تبدیل شده در دو جنبه متضاد از عنصر حسگر بودن عمل می‌کند. بسته به طراحی یک حسگر، گونه‌های مختلفی می‌تواند برای بارگذاری پیزوالکتریک مورد استفاده قرار گیرد.تشخیص انواع فشار به شکل صدا معمول‌ترین نوع عمل حسگر است، به عنوان مثال میکروفن‌های پیزوالکتریک (امواج صوتی ماده پیزوالکتریک را مرتعش ساخته و باعث تغییر ولتاژ می‌شوند) و یا گیرنده‌های پیزوالکتریک در گیتارهای الکتریکی. حسگر پیزوالکتریک که به بدنه‌ی یک آلت (موسیقی) متصل شده باشد را میکروفن اتصال می‌خوانند.حسگرهای پیزوالکتریک به طور ویژه توأم با صداهای با فرکانس بالا در مبدل‌های مافوق صوت جهت عکسبرداری‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.تحقيقي در اندازه گيري الكترونيكي حسگرهای پيزوالكتريك :حسگرهای پيزوالكتريك بر پايه اصل پيزوالكتريسيته استوار هستند. به اين معنا كه اگر يك ماده به عنوان مثال يك سراميك، پيزوالكتريك باشد، وقتي تحت تاثير فشار قرار مي ‌گيرد در سطح آن بار الكتريكي توليد مي‌‌شود يا وقتي در ميدان الكتريكي قرار مي‌‌گيرد تغيير شكل مكانيكي مي ‌يابد. ميزان بار الكتريكي يا تغيير شكل مكانيكي به تركيب ماده بستگي دارد. در ساختمان اين سراميك ‌ها موادي نظير: اكسيد سرب، تيتانيا، زيركونيا و غيره وجود دارند كه بسته به نوع كاربرد اين مواد با نسبت ‌هاي مختلف با هم مخلوط مي ‌شوند. با تغيير تركيب و ابعاد قطعات مي ‌توان پيزوسراميك ‌ها را براي كاربردهاي مختلف طراحي كرد، از جمله شتاب سنج ها، مبدل هاي كوچك، حس گرهاي خودرو، سنسورهاي جريان سيالات و در بخش پزشكي در مبدل تصويرگرهاي تشخيصي و مانيتورهاي قلب جنين ‌، تفنگ ‌هاي ليزري، چاقوهاي كوچك جراحي و كالبدشكافي، پاك كننده‌هاي دنداني، پمپ ‌هاي IV ‌،پمپ هاي قلب و مبدل ‌هاي كوچك در مجاري خون در جهت ثبت تغييرات متناوب ضربان قلب ‌امروزه تحقيقات بزرگ و پيشرفت هاي عظيم بر پايه محاسبات جزيي و دقيق مهندسي بنا شده است. پايه اين محاسبات ، اندازه گيري هاي دقيقي است كه مي بايست انجام شود.

در دنـيـــاي امـــروز ايـــن انــدزه گـيــري هــا بــه روش‌هــاي مــدرن و بــا دستگـاه هـاي پيشـرفتـه مهندسي انجام مي گیرد. اندازه گيري در حقيقت بـه مـعـنـاي پروسه مشخص كردن يا پيدا كردن انــدازه، زاويـه يـا در كـل كـمـيـت اسـت. وسـايـل انــدازه‌گـيـري وسـايلـي هستنـد كـه كميـت هـاي اندازه‌گيري را به اطلاعات آنالوگ يا ديجيتال تبديل مي كنند. يكي از اين وسايل اندازه گيري سنسورهاي پيزوالكتريك هستند كه براي سنس كـردن تـغـيـيـرات بـسـيـار جـزئـي به كار مي‌آيند. پيزوالكتريسيته توسط پيروژاك كوري در سال 1892 كشف شد و از واژه يوناني Piezin به معني "فشار" مشتق مي شود. اعمال فشار به برخي كريستال ها مانند كوارتز يا برخي سراميك ها ، الكتريسيته توليد مي كند. فشار يا تنش مكانيكي وارد شده به برخي كريستال ها باعث جابه جايي دو قطبي هاي ايجاد شده و پديد آمدن ميدان الكتريكي مي شود. آرايش يون هاي مثبت و منفي، تعيين كننده ايجاد يا عدم ايجاد اثر پيزوالكتريسيته است. اين سنسورها كاربردهاي گسترده اي از صنعت خودرو سازي تا اندازه گيري فشار خون در رگ ها در جهت ثبت تغييرات متناوب ضربان قلب دارندساختار:همانطور كه گفته شد سنسورهاي پيزوالكتريك بر پايه اصل پيزوالكتريسيته استوار هستند. به اين معنا كه اگر يك ماده به عنوان مثال يك سراميك، پيزوالكتريك باشد، وقتي تحت تاثير فشار قرار مي گيرد در سطح آن بار الكتريكي توليد مي شود؛ يا وقتي در ميدان الكتريكي قرار مي‌گيرد تغيير شكل مكانيكي مي يابد. اين جابجايي بارهاي الكتريكي را در شبكه اتمي يك كريستال پيزوالكتريك طبيعي، در پاسخ گويي به فشار را مي توان در شكل 1 مشاهده مي شود. دايره هاي بزرگ نشان دهنده اتم هاي سيليكون هستند.

در حالي‌كه دايره هاي كوچك، نشان دهنده اتم هاي اكسيژن هستند. كوارتز كريستالي ، هم نـوع كريستال طبيعي يا كيفيت بالا و هم نوع تغيير يافته آن، از جمله مهمترين مواد پيزو‌الكتريك مورد دسترس، حساس و پايدار هستند.

عـلاوه بـر كـريستـال هاي كوارتز مي توان، PCB هاي طراحي شده با به كارگيري تكنولوژي انساني، پلي كريستال ها و پيزو سراميك ها را نام برد. اين مواد با كاربرد ميدان الكتريكي گسترده اي، تحت فشار قرار گرفته اند، تا تبديل به مواد پيزوالكتريك شوند، يــك خــروجــي high-voltage قــوي را تــوليـد مـي كنـد. ايـن ويـژگـي بـراي استفـاده در سيستم‌هاي اندازه گيري كم نويز، يك ويژگي بسيار ايده آل است.

با ارزش سختي يكسان نسبت به Psi 6E15 كه مشابه بسياري از فلزات است، مواد پيزوالكتريك خروجي هاي بالا را به وسيله كرنش هاي كوچك كاهش مي دهند. به عبارت ديگر، مواد پيزوالكتريك موادي را سنجش مي كنند كه ضرورتا شكست و انكسار نداشته باشند و اغلب به حالت جامد باشند. اين به اين دليل است كه سنسورهاي پيزوالكتريك بسيار قوي هستند و اين ويژگي عالي، يك رابطه خطي با ميدان گسترده نوسان دارد. در حقيقت، وقتي سيگنال مناسب طراحي شده به طور صحيح به هم بپيـونـدنـد، سنسـورهـاي پيـزوالكتـريـك داراي يـك محـدوده نـوسـان پـويـا (براي مثال، محدوده اندازه گيري نسبت به نويز) دارند. نكته مهم نهايي درباره مواد پيزوالكتريك اين است كه آن ها تنها مي توانند اتفاقات پويا و در حال تغيير را اندازه بگيرند. سنسورهاي پيزوالكتريك قادر به اندازه گيري حوادث استاتيك پيوسته مانند: سيستم داخلي هدايت موشك، فشار هوا و اندازه گيري وزن نيستند، در حالي‌كه حوادث استاتيك دليل اوليه خروجي هستند؛ اين سيگنال به آهستگي ضعيف شده، بر اساس مواد پيزوالكتريك يا متعلق به الكترونيك زمان ثابت است. اين بار ثابت مطابق با مرتبه اول ***** بالاگذر است و براساس خازن و مقاومت دستگاه است. اين ***** بالا گذر در نهايت تعيين كننده فركانس قطع پائين يا اندازه گيري سطح دستگاه مي شوددو نمونه از مواد پيزوالكتريك:پيزوالكتريك: (PZT)

‌حساسيت شارژ بالا

كوارتز:پايدار، پيزوالكتريك نشده

‌حساسيت شارژ پائين، اما حساسيت ولتاژ بالاتئوري و مدل سازي:تئوري پايه اي كه پشت پيزوالكتريسيته وجود دارد براساس دوقطبي الكتريكي است. در سطح ملكولي، ساختار مواد پيزوالكتريك به طور معمول، پيوند يوني كريستال است. در نتيجه دو قطبي ها به وسيله ي يون هاي مثبت و منفي كه همديگر را خنثي مي‌كنند و به علت تقارن، ساختار كريستال تشكيل مي شود و ميدان الكتريكي مشاهده نمي شود.وقتي تنش وارد مي شود، كريستال تغيير شكل مي دهد، تقارن از دست رفته و شبكه دو قطبي در يك لحظه تشكيل مي شود. اين دو قطبي لحظه اي يك ميدان الكتريكي در راستاي كريستال تشكيل مي دهد

در اين روش، توليد شارژ الكتريكي توسط مواد متناسب با فشار اعمال شده اگر نيروي رفت و برگشتي اعمال شود، ولتاژ AC در ترمينال دستگاه مشاهده مي شود. سنسورهاي نيروي الكتريك براي كاربردهاي DC و استاتيك مناسب نيستند زيرا شارژ الكتريكي توليد شده، بـه علـت امپـدانـس داخلـي سنسـور و امپـدانـس ورودي تـوسـط مـدار سـيـگـنـال مناسب، بازمان تـنــزل پـيــدا مــي كـنــد.بــا ايــن حـال، آن هـا بـراي كاربردهاي ديناميك و AC مناسب هستند

يك سنسور پيزوالكتريك به عنوان يك منبع شارژ با يك خازن موازي و مقاومت، و يا به عنوان منبـع با يك خازن سري و مقاومت، مدل شده اســــت. ايــــن مــــدل هـــا در شـكـــل 3‌ هـمـــراه بـــا عــلامـت‌هـاي شـمـاتـيـك رايـج نـشـان داده شـده اســـت.220px-Piezoelectric_sensor_electrical_model.svg.png

شـــارژ تــولـيــد شــده بـسـتـگــي بــه ثــابــت پيـزوالكتـريـك دستگـاه دارد. ظـرفيـت خازن به وســيــلــــه مــســــاحــــت هـمـــان عـــرض و ثـــابـــت دي‌الكتريك مواد تعيين مي‌شود. همانطور كه قبلا ذكر شد محاسبه مقاومت براي اتلاف شارژ استاتيك است.

نمايش يك نيروي معمولي، فشار و سنسور شتاب در شكل 4 نشان داده شده است. الكترود سـيـاه جايي است كه شارژ بلورها در آن مكان انـبـاشـتـه مـي شـود مـدار مـيكرو و شتاب سنج، همچنين داراي جرم است توجه داشته باشيد كه آن ها تفاوت خيلي كوچكي در تنظيمات داخلي دارنـــد. در شــتـــاب ســنـــج هـــا كــه حــركــت را انـدازه‌گـيـري مـي كـنند، جرم ثابت،M ""، توسط كريستال‌ها، به سادگي و با استفاده از قانون دوم نـيـوتـون قـابـل مـحـاسـبـه اسـت: F=MA. فـشـار و نيروي سنسورها تقريبا ً يكسان است و متكي بر تغيير شكل نيروي خارجي كريستال ها است. تفاوت بزرگ اين است سنسورهاي فشار براي جمع كردن فشار يك ديافراگم به كار مي برند، كه بـه سـادگي توسط نيروي خارج از محيط وارد مي‌شود.

 


لینک به دیدگاه

سيگنال مناسب:بعد از اينكه عنصر حسگر، خروجي احتمالا مطلوب را توليد كرد، اين سيگنال بايد به گونه اي پردازش شود تا بتوان آن را توسط اسيلسكوپ، آنــالـيــز كـنـنــده، ركــوردر و ســايـر دستگـاه هـاي بازخوان تحليل كرد. همانطوري‌كه در شكل 5 مشاهده مي شود، اين پردازش سيگنال مي تواند به وسيله دو روش مختلف انجام شود

1.داخلي توسط سنسور مدار ميكروالكترونيك (icp)

2.خارجي توسط سنسور داخل "جعبه سياه (charge mode)

ايـن مـدارات پـردازش آنـالـوگ، بـراي تـوابـع عمـومـي مشـابهـي مـورد استفـاده قرار مي‌گيرند كه شامل موارد زير است:

1.قابل تبديل به يك امپدانس پائين، سيگنال ولتاژ مفيد باشد.

2.تقويت سيگنال و تضعيف سيگنال

3.*****كردن

‌با اين حال نكته قابل توجه اين است كه نحوه قرارگيري مدارات در سيستم هاي اندازه گيري براي عمليات صحيح محاسباتي، مهم باشد.

در اينجابه بررسي سنسور iop مي پردازيم. پيشرفت هاي فني گسترده اين روش در سال 1967 روي داده است، كه عبارتند از؛ كوچكتر شدن مدارها، كاهش قيمت اجزا و افـرايـش ظـرفيـت سيگنـال پـردازش يافته كه نهايتا منجر به ايجاد مدارهاي يكپارچه مينياتوري و مقاومت هاي micro hi megمي شود. حتي با اين پيشرفت ها، هدف اصلي اين ايده، كه سادگي و سهولت استفاده آن بوده است ،پيشرفت چنداني نداشت. اين سيستم از دو سيم استفاده مي كند. هادي مشترك براي قدرت/ سيگنال و هادي هاي اضافي براي سيگنال زمين. شارژ مينياتوري يا تقويت كننده هاي ولتاژكه در داخل مدار ساخته شده اند. بستگي به نوع عنصر حسگر دارند. قدرت اين قطعات معمولا از 30-17 ولت ،2 ميلي آمپر جريان ثابت مي آيد. گذشته از قيمت، راحتي يا ويژگي، هيچ مزيت فني از داشتن يك منبع جريان ثابت، كه به صورت خارجي يا د اخلي در يك دستگاه بازخوان است، وجود ندارد. جزئيات شماتيك سيستم در شكل 6‌ نشان داده شده است. ويژگي اين سيستم شامل: (1) ميكروالكترونيك هايي كه براي توليد امپدانس كم ساخته شده است. (2) تنها نياز ساده به يك تصحيح كننده براي استفاده مداوم جريان ثابت سيگنال مناسب، كه منجر به كاهش هزينه درهر كانال مي شود.(3) قادر بودن سيگنال براي انتقال از طريق كابل هاي بلند،در ميان محيط هاي خشن ،بدون از دست دادن كيفيت سيگنال. (4)دماي عملياتي مدار كه معمولا محدود بهc121 است. (5) كار كردن به وسيله دو هادي هم محور يا يك جفت سيم پيچ خورده و (6) ويژگي هاي سنسور (حساسيت و محدوديت فركانس) به وسيله سنسور ثابت شده و مستقل از ولتاژ تغذيه مي شوند.

سنسـورهـاي حـالـت شـارژ بـا استفـاده از همـان سـاختـار حسگـر مكانيكي به عنوان سنسورهاي سنسورهاي iop عمل مي كند. با اين حال پردازش الكترونيكي سيگنال در خارج قرار داده شده است. اين سيستم هاي شارژ اغلب به سختي به طور صحيح عمل مي‌كنند و به صورت سنتي پرهزينه است. كه در نتيجه به صورت تقويت كننده شارژ خارجي پيچيده است (به صورت جايگزين پايين آوردن هزينه ها در خط دستگاه رايج تر است.) امروزه سيستم هاي حالت شارژ معمولا فقط در محيط هايي استفاده مي‌شوند كه دما، استفاده از سنسورها با الكترونيك ساخته شده در داخل را منع مي كند. آن‌طور كه يك نفر ممكن است انتطار داشته باشد، سيستم هاي حالت شارژ مزايا و معايب مختلفي دارند كه عبارتند از:

خروجي هاي سنسور يك سيگنال امپدانس بالا است كه براي آناليز كردن نيازبه پيش- تصحيح سازي دارد.

نيـاز بـه اصـلاح كننـده سيگنـال خـارجـي (آزمـايشگـاه تقـويـت كننـده شـارژ، منبع هدايت‌كننده خطي و غيره....)

سيگنال امپدانس بالا داراي اين پتانسيل است كه به وسيله حركت كابل ها ، تداخل فركانس راديويي وسيگنال هاي الكترو مغناطيس، آلودگي را به محيط منتقل مي كند .تــا زمــانــي كــه قـسـمــت هـاي الكتـرونيكـي بـه‌صـورت خـارجـي هـسـتـند، مدلهاي معين،توانايي عمل كردن دردماي را دارند

.نـيـاز بـه كـابل كشي مخصوص با نويز كم دارند

6.ويژگي هاي سنسور ( حساسيت ومحدوده فـركـانـس) مـتـغـيـر هـسـتـنـد و مـي تـوانـنـد وسيله تـعـويـض قـطـعـات در تـصـحـيـح كـنـنده سيگنال خارجي، محدود شود.مناسب سازي سيگنال:

ولـتاژهاي معمولي خروجي از حسگر های پيزوالكتريك مي تواند از ميكرو ولت ها تا صدها ولت باشد و مدار سيگنال نيازمند تفاوت قابل ملاحظه اي باشد. مواردي كه بايد در نظر گرفته شوند عبارتند از:

‌فركانس عملياتي

‌دامنه سيگنال

‌امپدانس ورودي

فرايند توليد:

فـرايـنـد سـاخـت پـيـزوسـرامـيـك هـا شامل 16 مرحله است كه با وزن كردن، مخلوط كردن و آسـيـاب كـردن مـوادي مـانـنـد زيـركـونـيا، اكسيد سرب، تيتانيا، نيوبيا و اكسيد استرانسيم و غيره شــروع مــي شـونـد. سـپـس مـواد مـخـلـوط شـده كلسينه شده و واكنش انجام مي دهند تا تركيب تيتانات-زيركونات سرب تشكيل شود. تركيب تيتانات-زيركونات سرب تشكيل شده كه داراي مقداري رطوبت است به اندازه ذرات خيلي ريز آسياب مي‌شود. سپس چسب‌ها و روان‌سازها افـــزوده مـــي‌شـــونــد و مــاده بــه دســت آمــده در اسپـريـدرايـر خشـك مي‌شود تا يك پودر آماده براي تراكم حاصل شود..

بعـد از آمـاده سـازي مـواد اوليه، فرايندي كه براي شكل دادن سراميك به كار گرفته مي شود، استفاده از پرس خشك يا ايزواستاتيك با فشار اعمالي بين 6 تا 100 تن است. اجزا شكل داده شده در دماي 1300 درجه فارنهايت در شرايط كنترل شـده اتمسفـري پخـت بيسكـويـت مـي شـوند تا چسـب هـا و روان‌كننـده‌هـاي لازم بـراي عمـل شكل دهي در اين مرحله سوخته و خارج شود. قـطـعـات بـيـسـكـويـت در بـوتـه هاي مخصوص "آلومينا بالا" قرار داده شده و براي پخت در دماي بـالا در داخـل كـوره قرار داده مي شوند. كوره الكتريكي تا حدود دماي 2300 درجه فانهايت گرم مي‌شود و به مدت سه ساعت در اين دما نگه داشته مي شود (قطعات سراميكي براي كنترل تـبـخـيـر احتمالي اكسيد سرب در خلال فرايند پخت در دماي بالا در بوته هاي آلومينا بالا قرار داده مي شوند.)

سپس سراميك پخته شده با دقت زيادي به اندازه هاي معين ماشين كاري مي شود. بعد از مـرحـلـه انـدازه‌بـنـدي، قـطعات سراميك متاليزه مي‌شود؛ يعني يك پوشش فلزي روي سطح آن هـا نـشـانـده مـي شود. اين كار به كمك تكنيك "silk screening" انجام مي شود و از الكترودهاي نـقـره، طـلا، نيكل يا پلاتينيوم-پالاديوم استفاده مـي‌شـود. الـكـتـرودهـاي مـتاليزه شده روي يك شبكه توري شكل كه از سيم هاي فلزي نسوز تشكيل شده است قرار گرفته و به داخل كوره حمل مي شوند و در دمايي در حدود 700 درجه سانتي‌گراد پخته مي شوند.

بعد از اين مرحله، نوبت به عمل قطبي كردن قـطـعه هاي سراميكي مي رسد. در عمل قطبي كردن ولتاژ جريان مستقيم )DC(به سراميكي كه در يك روغن ديا الكتريك گرم شده و مقاوم قرار دارد، اعمال مي شود تا دوقطبي هاي آن در يك سـمـت جـهـت گـيـري كـنـند. قطعات سراميكي قـطبي شده اكنون پيزوالكتريك هستند. بعد از قـطـبـي كـردن، نـوبـت بـه كـنـتـرل كـيـفي خواص مي‌رسد. قطعات جهت تضمين و تامين كردن خواص الكتريكي متناسب با نوع كاربردشان، آزمـايـش و بـررسـي مـي شوند. قطعات آزموده شده آماده بسته بندي و ارسال و استفاده هستند.كاربردهاي حسگر های پيزو الكتريك در پزشكي:در بــخـــش مـــراقــبــت هــاي پــزشـكــي نـيــز از پــيـــزوســرامـيــك‌هــا در مـبــدل تـصــويــرگــرهــاي تـشـخـيـصـي و مـانـيـتـورهاي fetal heartاستفاده مي‌شود كه هزينه پايين و ايمني بالا نشان كارايي اين فراورده است. كاربرد‌هاي ديگر، شامل تفنگ هاي ليزري براي درمان آب مرواريد چشم، چاقوهاي كوچك جراحي و كـالبـدشكـافـي، پـاك كننـده‌هـاي دنـدانـي، پمـپ هـاي IV و پمپ هاي قلب مي شود. مبدل‌هاي كوچك كه در مجاري خون جهت ثبت تغييرات متناوب ضربان قلب بيمار قـرار داده مي شوند نيز از سنسورهاي پيزوالكتريك ساخته مي شوند. يكي ديگر از كـاربـردهـاي مهـم ايـن سنسـورهـا در تـوليـد امـواج فـراصـوت است . انتشار امواج در بافت‌هاي بدن به صورت امواج طولي است. از اين رو در پزشكي با اينگونه امواج سر و كار داريم كه يكي از اين روش هاي توليد امواج فراصوت ، روش پيزوالكتريسيته است. اثر پيزو الكتريسيته فقط در بلورهايي كه داراي تقارن مركزي نيستند، وجود دارد. بلور كوارتز از اين دسته مواد است و اولين ماده‌اي بود كه براي ايجاد امواج فراصوت از آن استفـاده مـي‌شـد كه اكنون هم استفاده مي‌شود.اگر چه مواد متبلور طبيعي كه داراي خـاصيـت پيزو الكتريسيته باشند، فراوان هستند. ولي در كاربرد امواج فراصوت در پزشكي از كريستال هايي استفاده مي‌شود كه سراميكي بوده و به طور مصنوعي تهيه مـي‌شـونـد. از نمـونـه ايـن نـوع كريستال ها ، مخلوطي از زيركونيت و تيتانيت سرب( Lead titanatLead zirconat) است كه به شدت داراي خاصيت پيزوالكتريسيته هستند. به اين مواد كه واسطه‌اي براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي و بالعكس هستند، مبدل يا تراسديوسر (transuscer)مي‌گويند. يك ترانسديوسر اولتراسونيك به كار مي‌رود كه علامت الكتريكي را به انرژي فراصوت تبديل كند كه به داخل بافت بدن نفوذ و انرژي فراصوت انعكاس يافته را به علامت الكتريكي تبديل كند حسگر شتاب سنج پیزوالکتریک :یک حسگر شتاب سنج پیزو الکترونیک از اثر پیزوالکترونیک (که در مواد خاصی وجود دارد) برای اندازه گیری پارامترهای دینامیکی سیستم‌های مکانیکی (از قبیل شتاب، نوسان و لرزه‌های مکانیکی) استفاده می کند. همانند سایر سنسورهای مبدل یک شتاب سنج پیزو الکترونیک نیز نوعی از انرژی را به نوع دیگری تبدیل کرده و یک سیگنال الکتریکی متانسب با مقدار، ویژگی یا حالتی که می خواهیم اندازه گیری کنیم، به ما می دهد. با استفاده از روش کلی sensing موجود برای تمامی شتاب سنج ها، شتاب یک جرم در حال نوسان که به فنر متصل شده یا جرم آویزان شده به پاندول را محاسبه کرده و این کمیت فیزیکی که از جنس نیرو است را به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل می کنیم. قبل از اینکه کمیت شتاب بتواند به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل شود باید آن را به جا به جایی یا نیرو تبدیل کنیم .نحوهٔ کار مواد پیزو الکترونیک به قوانینی بنیادین حاکم بر ساختارهای کریستالی باز می گردد. در سال 1880 میلادی دو دانشمد به نام‌های Pierre و Jacques Curieآزمایشات خود را منتشر کردند که نتایج آن آزمایشات اثبات می کرد که در یک بلور (Crystal) تناسبی بین ولتاژ روی سطح آن و فشار فیزیکی وارد بر آن وجود دارد. این پدیده اثر پیزوالکترونیک نامیده شد. پدیده دیگری که بسیار شبیه به این پدیده می‌باشد پدیده نقطه کیوری (Curie point) است که اسمش از نام فیزیکدان Pierre Curie گرفته شده است. نقطه کیوری نقطه ای است که از آن دما به بالا ماده پیزوالکترونیک قطبش خودبه خودی اتم هایش را از دست می دهد.پیشرفت شتاب سنج‌های پیزوالکترونیک باعث شد که تلاش‌های بیشتری برای یافتن مناسب‌ترین روش جهت اندازه گیری نوسانات سازه‌های بزرگی مانند پل و یا وسایل در حال حرکت بزرگی مانند هواپیما انجام پذیرد. یکی از این تلاش‌ها استفاده از یک دستگاه مقاومت کششی سنج برای ساخت شتاب سنج بود. برای اولین بار در حدود سال 1938 میلادی به Hans J. Meier از پروفسورهای دانشگاه MIT بودجه ای داده شد تا اولین شتاب سنج مبتنی بر مقاومت کششی را به صورت تجاری بسازد. این نوع شتاب سنج‌ها شکننده بوده، دارای فرکانس تشدید بسیار پایینی هستند و هم چنین پاسخ فرکانس آن‌ها نیز در فرکانس‌های پایین مطلوب است. این محدودیت‌های دینامیکی باعث شد که این نوع شتاب سنج‌ها تقریبا غیر قابل استفاده در هواپیماها باشند.از طرفی اثبات شده بود که سنسورهای پیزو الکترونیک بسیار ساده تر قابل پیاده سازی هستند. و طراحی ساده تری نسبت به سنسورهای مقاومت کششی سنج دارند. علاوه بر این خاصیت الاستیکی بسیار بالای مواد پیزو الکترونیک نیز می توانست بسیاری از مشکلات موجود در سنسورهای مقاومت کششی سنج را حل کند. به زبان ساده ویژگی‌های ذاتی سنسورهای پیزو الکترونیک از قبیل پاسخ فرکانسی مطلوب در فرکانس‌های بالا و قابلیت ایجاد تشدید در فرکانس‌های بالا باعث شد که آن‌ها جایگزین مناسبی برای سنسورهای مقاومت کششی سنج گردند.شتاب سنج‌های پیزو الکترونیک از لحاظ حجمی کوچکتر از نوع قبلی خود(مقاومت کششی سنج) بوده و نسبت به آن‌ها در g (شتاب استاندارد زمین)های بالاتری کارکرد مطلوب دارند. برای مقایسه می توان اشاره کرد که شتاب سنج مقاومت کششی دارای پاسخ فرکانسی مطلوب در محدوده 200 هرتز بوده ولی شتاب سنج پیزو الکترونیک دارای پاسخ فرکانسی مطلوب در محدوده 10000 هرتز می باشد. با این پیشرفت‌ها بود که اندازه گیری لرزه هایی با فرکانس بالا مانند تکان‌های سریع یا لرزه‌های کوتاه مدت هواپیماها که قبلا قابل اندازه گیری نبود، را ممکن کرد.از همان زمان‌ها مزایای سنسورهای پیزو الکترونیک برای همگان آشکار گردید و در اواخر دهه 1940 میلادی بود تولید صنعتی و گستردهٔ این نوع از سنسورها آغاز گردید.امروزه شتاب سنج‌های پیزو الکترونیک در وسایل اندازه گیری مهندسی، پزشکی، هوا فضا و بسیاری از صنعت‌های دیگر استفاده می شود. )حسگر ژیروسکوپپیزوالکتریک :ENC-03M)توضیحات: این محصول یک سنسور سرعت زاویه ای از محصولات شرکت Murata است که با استفاده از پدیده نیروی کوریولیس عمل میکند. نیروی کوریولیس مقدار نیرویی است که بواسطه چرخش دورانی یک جسم مرتعش به آن وارد میشود.شرکت Murata با استفاده از ارتعاشگر سرامیکی Bimorph این سنسور را در ابعاد بسیار کوچک تولید کرده است. ابعاد و وزن کم، این سنسور را برای استفاده در انواع سیستمها ایده ال میسازد.این سنسور بصورت مونتاژ سطحی یا SMD طراحی و تولید شده و با ماشینهای مونتاژ اتوماتیک قابل مونتاژ است.مشخصات:

  • ابعاد کوچک و وزن کم
  • سرعت عمل و پاسخگویی بالا
  • ولتاژ تغذیه و جریان مصرفی پایین
  • قابل مونتاژ در وان قلع با ماکزیمم دمای 245 درجه

کاربردها:

  • تشخیص حرکت دست در دوربینهای فیلمبرداری و عکسبرداری
  • تشخیص لرزش در میزهای آزمایشگاهی بدون لرزش
  • سنجش سرعت زاویه ای و حرکات دورانی در هواپیماهای مدل و انواع سیستمهای متحرک

اسناد فنی:

[TABLE=width: 684]

[TR]

[TD][TABLE=width: 682]

[TR]

[TD] [/TD]

[TD] [/TD]

[TD] [/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]حسگر لرزشپيزوالكتريك بزرگ:

توضيحات: از اين سنسور لرزش اغلب براي تشخيص لرزش، تماس و ضربه استفاده ميشود. با حركت تيغه سنسور يك ولتاژ متناوب AC (تا ولتاژ 90± ولت) روي پايه هاي سنسور ايجاد خواهد شد. با يك مقاومت ساده ميتوانيد ولتاژ سنسور را تا سطح ولتاژ قابل قبول يك ADC كاهش دهيد.

پايه هاي سنسور قابل لحيمكاري روي مدار است. با اتصال جرم فلزي به تيغه سنسور حساسيت آن در برابر لرزشها افزايش يافته است.

 

مشخصات:

 

  • ساخته شده از PVDF منعطف )فيلم پيزوالكتريك پليمري)
  • بازه ديناميك گسترده
  • لمينت شده براي دستيابي به ولتاژ خروجي بالاتر
  • فاصله پايه ها 0.1 اينچ مناسب براي نصب روي برد بورد

 

 

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

حسگر های فشار پیزوالکتریک سری 21Y

(PA-21Y)مناسب جهت کاربردهای صنعتی:

فرستنده های Y-Line این نوع حسگر فشار پیزو الکتریک خطای حرارتی بسیار پایینی دارند. در واقع چنین مهمی با استفاده از مداری اضافی که شامل یک سنسور حرارتی است و رنج های دما یی را با عرض 1.5 کلوین تقسیم بندی می کند ، حاصل می شود.

وسعت رنج این حسگرپیزو الکتریک ، طراحی ماژولار دستگاه وقابلیت الکترونیکی برنامه پذیر این وسیله باعث شده است که این محصول بتواند نیاز مشتریان را در رنج وسیعی از انواع درخواست های گوناگون وحتی سفارشی ایشان فراهم آورد.

خط تولید محصول 21Y به خاطر گوناگونی اش در میدان های الکترومغناطیسی کاملاً شناخته شده است . محدودیت های استاندارد CE به واسطه فاکتورهای تا حد 10 در مورد زمینه هایی مثل پرتوافکنی و هدایت در حال از میان برداشته شدن هستند. دستگاه های فرستنده کلر همچنین در مقابل ولتاژهای خارجی بین بدنه و اتصالات الکتریکی بسیار مقاوم هستند ، که این امر به خصوص زمانی از اهمیت برخوردار می شود که مبدل های فرکانسی مورد استفاده قرار می گیرند. ولتاژعایق گذاری این دستگاه ها 300V است که باعث می شود این محصولات برای استفاده در محیط های خشن ایده آل جلود کنند. این سنسورها هم می توانند در هوا و هم در درون مایعات به کار برده شوند.شتاب سنجهای پیزوالکتریک رایج تر هستند و از نظر نحوه تأثیر پذیری از ارتعاش و تولید سیگنال الکتریکی، در 2 نوع دسته بندی می شوند: نوع فشاری (Compression type) و نوع برشی (Shear type) المان اصلی این نوع از شتاب سنجها از مواد پیزوالکتریک مثل کوارتز و یا انواع خاصی از سرامیک ساخته می شود. این مواد بر اثر تحریک شدن، سیگنال الکتریکی تولید می کنند. شماتیک ساختمان این نوع از سنسورها را در شکل زیر می بینید: همانطور که در شکل پیداست، اجزاء اصلی عبارتند از: یک وزنه، ماده کریستال (پیزوالکتریک)، یک فنر برای پیش بارگذاری، تقویت کننده و پایه. این نوع پیکربندی به گونه ای است که نیروی وارد بر ماده پیزوالکتریک و در نتیجه سیگنال الکتریکی تولید شده توسط آن، متناسب با شتابی است که بر پایه (base) وارد می شود. از آنجاییکه سیگنال ایجاد شده معمولاً ضعیف است، از یک مدار داخلی برای تقویت سیگنال استفاده می شود. نهایتاً خروجی سنسور از طریق کابلهای مناسب به ابزارهای پردازش سیگنال هدایت می شود.

لینک به دیدگاه

حسگر ضربه پیزو الکتریک (KNOCK SENSOR):یک نوع حسگر پیزو الکتریک است (ضربه را تبدیل به تولید برق می کند) که داخل دو قاب مرتعش چدنی قرار دارد.• محل قرار گیری حسگر ضربه (KNOCK):در موتور های چهار سیلندر در صورتی که یک حسگر باشد بین سیلندر 2 و 3 قرار دارد و در صورتی که دو حسگر داشته باشد بین سیلندر های 1و2 وبین 3 و4 می باشد و در موتور های شش سیلندر (V) شکل یا خورجینی معمولا دو عدد است یکی آن طرف بلوکه سیلندر و یکی این طرف بلوکه برای بدست آوردن ارتعاشات هر دو طرف موتور.کار حسگر این است که ضربات ناشی از خود سوزی (احتراق زود رس) را که کوبش ایجاد می کند به (ECU) گزارش و (ECU) با ریتارد کردن جرقه ضربات حاصله را از بین می برد. برای بر طرف کردن خطا های حسگر ضربه پیچ حسگر را فقط حدودا 2/2 کیلو گرم متر باید محکم کرد چون شل بودن آن باعث لقی سنسور و ارسال سیگنال خطا به (ECU) و روشن ماندن چراغ عیب یاب می شود و سفت بودن بیش از اندازه آن باعث سری شدن دو قاب مرتعش می شود.مدار برقی ناک حسگر(ضربه):حسگر ضربه دو نوع است یکی دو سیم و دیگری سه سیم است که در صورت سه سیم بودن سیم سوم مربوط به پارازیت گیر (غلاف شیلد) است که معمولا سیم آن مثل کابل آنتن تلویزیون رنگی است و به رنگ سفید و مشکی است.پایه 1 تغذیه 5 ولت مثبتپایه 2 ارسال سیگنال به (ECU) استپایه 3 غلاف شیلد یا همان پارازیت گیر است ( در صورت سه سیم بودن)موج میرا :موجی است که رو به از بین رفتن می کند و از نظر عملی صفر ولی از نظر تئوری صفر نمی شود.اشکالات پدیده ضربه:باعث کاهش کارایی و قدرت موتور و افزایش انرژی وفشار حرارتی می گردد. در نتیجه باعث بوجود آمدن فشار حرارتی زیادی روی واشر سر سیلندر و پیستون و اطراف سوپاپ ها شده و آسیب دیده گی سیستم را بوجود می آورد این پدیده وقتی بوجود می آید که مخلوط سوخت و هوای جدید در قسمت بالای سیلندر منفجر شود این انفجار قبل از رسیدن جرقه شمع بوجود می آیداین احتراق ناخاسته را خود سوزی(مخلوط محترق نشده) می گویند.وقتی این حالت در یکی از چهار سیلندر رخ بدهد سنسور ضربه ارتعاشات حاصل از پدیده خود سوزی به بلوکه را حس می کند و با ارسال یک ولتاژ حد اکثر، (ECU) را از این خود سوزی مطلع می کند و (ECU) با اطلاعات دریافتی از این سنسور، میزان آوانس جرقه را کاهش داده و به موازات آن، مخلوط سوخت وهوای غنی را برای جلوگیری از افزایش بیش از حد درجه حرارت گاز های خروجی اگزوز وارد سیلندر می کند. • عیب یابی سنسور ضربه (KNOCK SENSOR):در صورت خرابی این سنسور موتور با لرزش کار میکند و دمای آب نیز بالا می رود.۞ بدلیل ساختار داخلی این قطعه تست اهمی ندارد۞ در خودرو های جدید برای تفکیک ضربات حاصل از خود سوزی موتور و ضربات حاصل از لرزش خودرو در حین راننده گی سنسوری با همین کیفیت به نام سنسور شتاب روی بدنه خودرو نصب است.۞ تغییراتی که در هنگام رانندگی در جاده های ناهموار در دور موتور ایجاد می شود ممکن است به عنوان احتراق ناقص در سیلندر ها گزارش شوند تفاوت میان تغییرات دور موتور به دلیل ناهمواریهای جاده و احتراق ناقص توسط سنسور شتاب گزارش می شود و شتاب سنج در شرایط ناهموار جاده موقتا عملکرد سنسور ضربه را غیر فعال می کند .۞ سنسور ضربه بدون سنسور کمکی است .۞ سنسور ضربه در خودرو های تولید داخل فقط روی زانتیا نصب است و خودرو های وارداتی جدید . حسگر فشار(پیزو الکتریک) هوای مانیفولد MAP sensor:وظیفه این سنسور اندازه گیری دائم فشار هوای ورودی می باشد و مطابق با میزان فشار هوای ورودی ولتاژی بین 25/0 تا 75/4 ولت تولید می كند. یعنی متناسب با هر فشار، ولتاژی ولتاژی متناسب با آن فشار به ECU بر می گرداند. این سنسور از نوع پیزو الكتریك است و در ساختمان آن ماده ای سرامیكی بكار رفته كه در اثر فشار وارد به آن تولید ولتاژ می نماید. اطلاعات دریافتی از این سنسور یكی از پارامترهای تعیین كنننده در مدت زمان تزریق می باشد. محل نصب این سنسور بر روی مانیفول هوا می باشد. این سنسور دارای 2 پایه است . این سنسور را فقط می توان با تست ولتی مورد آزمایش قرار داد بدین ترتیب كه در حالت سویچ باز ولتاژ بین دو پایه ی آن را اندازه گیری می كنیم كه باید در محدوده 5/0 تا 75/4 ولت باشد.علائم خرابی این سنسور در دور آرام بصورت مصرف زیاد بنزین، بد كار كردن موتور و كله زدن موتور در دنده سنگین و بهنگام برداشتن پا از روی پدال گاز می باشد.

 

این حسگر توسط یك شیلنگ، میزان خلا داخل منیفولد را حس كرده و اختلاف ولتاژ را به واحد ECU ارسال می‏دارد. این حسگر بر روی بدنه خودرو در كنار ECU و شیر برقی EGR قرار دارد. توسط این دستگاه، اطلاعات نیازمندی‏های سوخت تعیین شده و دستور پاشش سوخت به انژكتورها ارسال می‏شود. این حسگر، 5 ولت ولتاژ دارد. تمامی حسگرهایMAP به همین شیوه عمل می‏كنند حسگر نوسانگر پیزو الکتریک:خاصيت پيزوالکتريک عبارت است از ايجاد اختلاف پتاسيل الکتريکي در دو طرف يک بلور هنگامي که آن بلور تحت فشار يا کشش قرارگيرد و نيز انبساط و انقباض آن بلور هنگامي که تحت تأثير يک ميدان الکتريکي واقع شود.

پديده پيزوالکتريک که در سال 1880 توسط پيرکوري کشف شد، نه تنها در توليد ارتعاشات ماوراي صوت مورد استفاده قرار مي‌گيرد، بلکه در بسياري ديگر از ابزارها از جمله در ميکروفونهاي کريستالي ، پيک آپ گرامافون ، توليد نوسانهاي الکتريکي و فندک بکار مي‌رود. خاصيت پيزو الکتريک در بلورهاي کوارتز ، تورمالين ، تاتارات سديم و پتاسيم و تيتانات باريم مشاهده شده است. [h=3][/h][h=3][/h][h=3][/h][h=3][/h] [h=3][/h] [h=3]کاربرد حسگر های پیزو الکتریک در نانو:[/h] آپریل و مارس ۲۰۰۹(منتشرشده از دانشگاه ام‌آی‌تی ) ژونگ لینگ ونگ فکر می‌کند که سیم های پیزوالکتریک نانو می‌توانند به وسایل پزشکی گذاشته شده در بدن نیرو برساند و به عنوان حسگرهای کوچک عمل کنندتوسط کاترین بورزاکنانو حسگرها به شدت حساس، کم مصرف و البته بسیا کوچکند. آن‌ها می‌توانند در شناسایی علائم مولکولی بیماری در خون، مقادیر جزیی گازهای سمی در جو و آلودگی‌ها در غذا مورد استفاده قرار گیرند.اما منابع انرژی و مدارهای لازم برای فعال سازی این وسایل کوچک ساخته شدن آن‌ها را دشوار می‌کند. هدف ونگ نیرو بخشیدن به دنیای نانو توسط مولدهای کوچکی که از پیزوالکتریک بهره می برند، می‌باشد. اگر او موفق شود، نانو حسگرهای زیستی و شیمیایی قادر خواهند بود به خودشان نیرو ببخشند.پیزوالکتریک در مواد بلورین زیر فشار مکانیکی پتانسیل الکتریکی تولید می‌کند که بیش از یک قرن است که شناخته شده است. اما ونگ برای اولین بار در سال ۲۰۰۵ آن را در مقیاس نانو با خم کردن اکسید روی توسط پایه‌ی میکروسکوپ اتمی نشان داد. هنگامی که سیم خم می‌شود و به حالت اولیه بر می‌گردد پتانسیل تولید شده توسط یون‌های اکسیژن و روی جریان الکتریکی به وجود می‌آورند. جریانی که او از نخستین آزمایش بدست آورد اندک بود. پتانسیل الکتریکی حداکثر به چند میلی ولت می‌رسید. اما ونگ مطمئن بود که با علم مهندسی و با مهارکردن لرزه‌های کوچک اطرافمان یک نانو منبع انرژی طراحی کند از جمله امواج صدا، باد و تلاطم گردش خون بر روی وسیله‌ی کار گذاشته شده در بدن. این حرکات کوچک موجب خم شدن نانو سیم‌ها می‌شود که به تولید جریان الکتریکی می‌انجامد.ونگ ماه نوامبر سال گذشته نانو سیم اکسید روی را در یک لایه پلیمر جاسازی کرد. هنگامی که ورقه خم شد mv۵۰ اختلاف پتانسیل تولید شد. این گامی بزرگ در راستای نیرو بخشیدن به نانو حسگرهاست.ونگ امیدوار است نهایتاً این مولدها در تار و پود لباس بافته شود. در این صورت یک پیراهن می‌تواند انرژی لازم را برای شارژ شدن باتری وسایلی مثل iPod تأمین کند. ونگ گفت: فعلاً ولتاژ خروجی نانو مولدها برای این کار کافی نیست و ما باید به mv۲۰۰ یا بیش‌تر برسیم. او این کار را با لایه لایه کردن سیم ها انجام خواهد داد اگرچه این کار به ۵ تا ۱۰ سال مهندسی حرفه‌ای نیاز دارد.در این هنگام ونگ اجزای مقدماتی برای گروه جدیدی از نانو حسگرها را نشان داد. او این تکنولوژی را نانو پیزوالکترونیک نامگذاری کرد و عنوان نمود نانو سیم‌های اکسید روی فقط اثر پیزوالکتریک را ذخیره نمی‌کنند بلکه نیمه رسانا نیز هستند. اولین ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد به عنوان حسگرهای مکانیکی عمل کنند. به این علت که آن‌ها در پاسخ به فشار مکانیکی جریان الکتریکی تولید می‌کنند. دومی، یعنی آن‌ها می‌توانند در تولید اجزای پایه‌ی مدارهای پیچیده مثل ترانزیستور و دیود مورد استفاده قرار گیرند. برخلاف اجزای الکترونیکی قدیمی، نانوپیزوترونیک‌ها به منبع جریان خارجی نیاز ندارند و وقتی در معرض نیروی مکانیکی قرار می‌گیرند به خودشان نیرو وارد می‌کنند.یک سمعک نانو پیزوالکترونیک ترکیب شده با نانو مولد از رشته‌ای از نانو سیم‌ها استفاده می‌کند که هر کدام تنظیم شده است در محدوده‌ی عظیمی از صداها با فرکانس متفاوت به ارتعاش درآید. نانو سیم‌ها صداها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل و آن‌ها را پردازش می‌کنند به همین جهت آن‌ها مستقیماً می‌توانند به نرون‌ها‌ی مغز فرستاده شوند. سمعک‌ها نه فقط متراکم‌تر و حساس‌تر می‌شوند بلکه باتری‌های آن‌ها قابل تعویض خواهد بود. حسگرهای نانوپیزوالکترونیک همچنین برای تشخیص فشار مکانیکی در موتور هواپیما استفاده می‌شوند؛ فقط چند ترکیب کوچک نانو سیم فشار را برصفحه نمایش می‌آورد؛ اطلاعات را پردازش می‌کند و به کابین خلبان منتقل می‌کند. چه در بدن انسان چه بر روی هوا وسایل نانو کاربرد وسیعی دارند.مشکل موجود گرفتن ولتاژ قابل توجه از آن‌هاست. ونگ آخرین اطلاعات را ارائه کرد که نشان می‌داد او ولتاژ تولید شده با نانو سیم‌ها را ترقی بخشیده است. طراحی جدید میلیون‌ها نانو سیم اکسید روی در طبقه‌بندی در پوشش پلاستیک را شامل می‌شود. ونگ pH و حسگرهای اشعه‌ی UV را با این وسایل ملحق کرد و نشان داد که وقتی تحت فشار قرار بگیرند می‌توانند به حسگر نیرو بدهند. در ابتدای این ماه در روزنامه‌ی طبیعت ونگ یک وسیله قابل انعطاف را گزارش داد که وقتی تحت فشار قرار گیرد ۱.۲ ولت اختلاف پتانسیل تولید می‌کند. او عنوان کرد که هم اکنون وسایلی ساخته است که ۲.۴ ولت اختلاف پتانسیل تولید می‌کنند. ونگ گفت که او نانو تکنولوژی خود توان بر پایه‌ی این وسایل ذخیره کننده‌ی انرژی را در سال ۲۰۰۶ پیشنهاد کرده است. شرکت‌های دیگری مثل سامسونگ به طور مستقل روی این موضوع کار می‌کنند. وسایلی که انرژی هدر رفته را ذخیره می‌کنند و امکانات جدیدی را به ارمغان می آورند مثل لباس‌هایی که با حرکات بدن وسایل الکترونیکی را شارژ می‌کنند.هم اکنون محققان اولین مولدها را که بر پایه‌ی نانو سیم‌ها کار می‌کنند تولید کرده است که انرژی مکانیکی لازم را برای نیرو رساندن به وسایل الکترونیکی کوچک مثل دیودها و صفحه‌ی نمایش کریستال مایع ذخیره می‌کنند.پیزوالکتریک‌ها قبلاً در میکروفن‌ها، حسگرها، ساعت‌ها و . . . استفاده شده‌اند اما تلاش برای ذخیره‌ی انرژی بیومکانیکی توسط آن‌ها بی‌نتیجه ماند زیرا آن‌ها بیش از اندازه سفت‌اند. پلیمرهای پیزوالکتریک موجودند اما استفاده از آن‌ها به صرفه نیست. ونگ روی ایده‌ی جدیدی کار می‌کند که فرو بردن نانو سیم‌ها در مواد قابل انعطاف است. ساخت نخستين سنسور شتاب سنج پيزوالکتريک کشور :نخستين بار در کشور سنسور شتاب سنج پيزو الکتريک در پارک علم و فناوري خراسان ساخته شد

مدير خدمات فني و تخصصي پارک علم و فناوري خراسان در گفتگو با خبرنگار واحد مرکزي خبر گفت: قسمت اصلي اين سنسور- سراميک پيزوالکتريک از ترکيبات اکسيد سرب اکسيد زيرکنيا و اکسيد تيتانيوم- و بدنه آن از جنس تيتانيوم ساخته شده است

اکبر اميني افزود : اندازه گيري سرعت و شدت زمين لرزه ، شتاب خودرو در ترمزهاي ناگهاني و به کار انداختن سامانه هاي ايمني همچون کيسه هوا ، در اتومبيل ها از کاربردهاي اين سنسور است .

وي گفت :اندازه گيري ارتعاشات وارده به قسمتهاي مختلف هواپيما ، بالگرد ، سفينه هاي فضايي ماهواره ها ريل ها وآسمان خراشها و جلوگيري از خسارتهاي احتمالي ناشي از زمين لرزه يا فرسايش از ديگر کاربردهاي سنسور شتاب سنج پيزوالکتريک است.

اميني افزود ، اندازه گيري ارزشهاي غير متعارف ناشي از خراب شدن پمپها، موتورها ، توربينها و برجهاي خنک کننده از مهم ترين کاربردهاي صنعتي اين سنسور است که با تشخيص به موقع مي توان آنها را تعمير کرد.

لینک به دیدگاه

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...