压电陶瓷传感器
约 1228 字大约 4 分钟
压电陶瓷传感器
一、用途
压电陶瓷传感器是一种能将机械能和电能相互转换的功能陶瓷材料,用途广泛。它可以用于测量力、压力、加速度等物理量,将这些物理量转化为电信号,从而实现对物理量的监测和控制。在工业生产中,可用于监测机械设备的振动和压力,确保设备的正常运行;在医疗领域,可用于制作血压计、超声诊断设备等。
二、常见分类
- 压电加速度传感器:主要用于测量物体的加速度。当物体有加速度时,会产生一个与加速度成正比的力作用在压电陶瓷上,使其产生电信号,通过测量电信号就能得到加速度的大小。
- 压电压力传感器:用于测量各种压力,如气体压力、液体压力等。压力作用在压电陶瓷上,使其发生变形,从而产生电信号,电信号的大小与压力大小相关。
- 压电超声传感器:可以发射和接收超声波。发射超声波时,将电信号转换为超声波;接收超声波时,将超声波转换为电信号,常用于无损检测、测距等领域。
三、技术原理
压电陶瓷具有压电效应,分为正压电效应和逆压电效应。
- 正压电效应:当压电陶瓷受到外力作用而发生变形时,其内部的正负电荷中心会发生相对位移,从而在陶瓷表面产生电荷,形成电场,将机械能转化为电能。例如,压电加速度传感器就是利用正压电效应,当传感器随物体一起加速运动时,质量块会产生惯性力作用在压电陶瓷上,使其产生电信号。
- 逆压电效应:当给压电陶瓷施加电场时,陶瓷会发生机械变形,将电能转化为机械能。压电超声传感器发射超声波就是利用逆压电效应,给压电陶瓷施加交变电场,使其产生机械振动,从而发射出超声波。
四、应用场景
- 工业自动化:在机械设备的运行过程中,压电加速度传感器可以实时监测设备的振动情况。通过将传感器接入ThingsCloud物联网平台,平台可以采集传感器传输的数据。当设备振动异常时,平台可以发出告警通知,提醒工作人员及时处理,避免设备损坏。同时,还可以根据采集的数据进行智能分析,预测设备的故障隐患,提前进行维护。
- 医疗领域:压电压力传感器可用于制作血压计。将传感器采集的压力数据传输到ThingsCloud平台,医生可以通过平台远程查看患者的血压数据。还可以设置定时采集功能,定时获取患者的血压信息,实现对患者血压的长期监测。如果患者的血压超出正常范围,平台会及时发送告警通知给医生和患者。
- 智能家居:压电超声传感器可用于智能家居的安防系统。当检测到有物体靠近时,传感器将信号传输到ThingsCloud平台,平台可以触发智能联动,如开启灯光、发出警报等。同时,平台还可以记录传感器的检测数据,方便用户查看和分析。
五、使用举例
以工业设备振动监测为例,使用压电加速度传感器和ThingsCloud物联网平台进行设备状态监测。
- 设备连接:将压电加速度传感器安装在需要监测的工业设备上,通过合适的接口将传感器与数据采集模块连接,再将数据采集模块接入网络,并连接到ThingsCloud平台。
- 数据采集:平台设置好采集频率,定期从传感器采集设备的振动数据。这些数据包括振动的频率、幅度等信息。
- 数据分析与告警:平台对采集到的数据进行实时分析,与预设的正常范围进行对比。如果数据超出正常范围,平台立即发出告警通知,通知方式可以是短信、邮件或APP消息。
- 智能联动:根据数据分析结果,平台可以实现智能联动。例如,当设备振动异常时,平台可以自动控制设备停机,避免设备进一步损坏。同时,还可以将告警信息发送给维修人员的移动终端,提醒他们及时进行维修。