Пьезоэлектрические датчики
Пьезоэлектрический датчик – это устройство, использующее пьезоэлектрический эффект для измерения изменений ускорения, давления, деформации, силы или температуры посредством их преобразования в электрический заряд.
Пьезоэлектрический датчик представляет собой универсальный инструмент для измерения различных процессов. Он может использоваться в системах управления технологическим процессом, обеспечении качества, а также в различных исследованиях и разработках во многих областях промышленности. Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1880 году, но только в 1950-х он начал использоваться в промышленности.
Пьезоэлектрические датчики используются в медицине, аэрокосмической промышленности, ядерном приборостроении, в качестве датчика наклона в бытовой технике и датчика давления в сенсорных панелях в мобильных телефонах. В автомобилестроении пьезоэлектрические элементы применяются в системах контроля сгорания при разработке двигателей внутреннего сгорания. Развитие пьезоэлектрической технологии связано с рядом преимуществ. Высокий модуль упругости пьезоэлектрических материалов сопоставим с модулем упругости некоторых металлов. Благодаря этому пьезоэлектрические датчики обладают:
- Высокой собственной частотой.
- Превосходной линейностью в широком диапазоне амплитуд.
- Высокой прочностью.
Пьезоэлектрическая технология не чувствительна к электромагнитным излучениям и полям, что позволяет их использовать в суровых условиях. Некоторые пьезоэлектрические материалы стабильны при высоких температурах, рабочий диапазон может достигать 1000 градусов по Цельсию. Один из основных недостатков пьезоэлектрических датчиков - невозможность их использования в статических измерениях. Пьезоэлектрический датчик может быть использован для определения ароматов в воздухе посредством одновременного измерения резонанса и емкости. Электроника с компьютерным управлением существенно расширяет диапазон потенциального применения пьезоэлектрической технологии.
Емкостные датчики
Емкостный датчик – это преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления.
Области применения емкостных датчиков разнообразны. Они используются в автоматических системах управления и регулирования технологических процессов практически во всех областях промышленности. Они могут использоваться для контроля заполнения резервуаров зернистым, жидким или порошкообразным веществом, в качестве конечных выключателей на конвейерах, промышленных роботах, автоматизированных линиях, обрабатывающих центрах, в системах автоматической сигнализации, в системах позиционирования и т. п. Сейчас наиболее распространены датчики присутствия, обладающие следующими преимуществами: высокий уровень надежности, огромный спектр направленности. Типичными областями использования данного вида емкостных датчиков являются:
- Контроль уровня заполнения прозрачных упаковок.
- Система сигнализации заполнения емкостей из стекла или пластика.
- Сигнализация обрыва обмоточного провода.
- Система регулирования натяжения ленты.
- Поштучный счет изделий любого вида.
Сравнительно новыми устройствам, широко использующимися в современной промышленности, являются малогабаритные емкостные инклинометры с электрическим выходным сигналом, который пропорционален углу наклона датчика. Основными областями их использования считаются: системы горизонтирования платформ, системы определения деформаций и прогибов опор и балок, контроль углов наклона автомобильных и железнодорожных дорог, определение углового перемещения вращающихся объектов.
Емкостные датчики уровня используются в системах управления, регулирования и контроля производственных процессов в фармацевтической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Данные устройства эффективны при работе с сыпучими, жидкими и вязкими веществами, а также с пульпой и в условиях образования запыленности и конденсата. Также емкостные датчики используются в системах измерения избыточного и абсолютного давления, влажности воздуха, деформации, линейного и углового ускорения, толщины диэлектрических материалов и т. п. К достоинствам емкостных датчиков относятся: простота приспособления формы, простота изготовления, продолжительный срок эксплуатации, низкое потребление энергии, малые вес и габариты, высокая чувствительность и отсутствие контактов, а к недостаткам относятся высокие требования к экранировке деталей, относительно небольшой коэффициент преобразования и необходимость работы при повышенной частоте.
