Qu’est-ce que le transducteur piézo-électrique? – Définition, effet piézo-électrique, théorie, propriétés et utilisations


Définition: Le transducteur piézoélectrique est un transducteur électroacoustique utiliser conversion de pression ou contrainte mécanique dans une alternance force électrique. Il est utilisé pour mesurer la quantité physique comme la force, la pression, le stress, etc., qui n’est pas directement possible de mesurer.

Le transducteur piézé convertit la quantité physique en une tension électrique qui est facilement mesurée par un compteur analogique et numérique.

Le transducteur piézoélectrique utilise le matériau piézoélectrique qui a une propriété spéciale, c’est-à-dire que le matériau induit une tension lorsque la pression ou la contrainte s’y applique. Le matériau qui montre une telle propriété est connu sous le nom d’élément électro-résistant.

Le mot piézoélectrique signifie que l’électricité produit par la pression. Le quartz est les exemples des cristaux piézoélectriques naturels, tandis que les sels de rochelle, la déshydratation de l’ammonium, le phosphate, le sulfate de lithium, le tartrate dipotassium sont les exemples des cristaux fabriqués par l’homme. Le matériau en céramique est également utilisé pour le transducteur piézoélectrique.

Le matériau en céramique n’a pas la propriété piézoélectrique. La propriété est développée dessus par traitement polarisant spécial. Le matériau en céramique présente plusieurs avantages. Il est disponible en différentes formes et tailles. Le matériau a la capacité de travailler à basse tension, et il peut également fonctionner à la température de plus de 3000 ° C

Effet piézoélectrique

L’EMF se développe en raison du déplacement des charges. L’effet est modifiable, c’est-à-dire que si le potentiel variable s’applique à un transducteur piézoélectrique, il changera la dimension du matériau ou le déformera. Cet effet est connu sous le nom d’effet piézoélectrique.

La pression est appliquée aux cristaux à l’aide des dispositifs de sommation de la force pour les exemples La contrainte est appliquée par des jauges de pression mécanique et des capteurs de pression, etc. La déformation induit l’EMF qui détermine la valeur de la pression appliquée.

Théorie du transducteur piézo-électrique

Un cristal piézoélectrique est illustré dans la figure ci-dessous. cristaux photo-électriques

La polarité de la charge dépend de la direction des forces applique. piézo-transducteur-equation-1

Où, D – Sensibilité à la charge des cristaux
F – Force appliquée à Newton

La force change l’épaisseur des cristaux. transducteur-equation-2

Où une – zone de cristaux en carré de mètre
T – l’épaisseur des cristaux en mètre
E – Module de Young N / M2

Le jeune module est, transducteur-equation-3

où ω – largeur des cristaux en mètre
L – la longueur des cristaux en mètre

En substituant la valeur de force dans l’équation de charge, nous obtenons

transducteur-equation-4

La tension de sortie est obtenue en raison des charges d’électrode.

transducteur-equation-5

transducteur-equation-7

Le G est la sensibilité à la tension des cristaux. transducteur-equation-8

Où e0 – Force du champ électrique, v / m

La sensibilité à la tension des cristaux est exprimée par le rapport de l’intensité et de la pression du champ électrique.

Lorsque la déformation mécanique se produit dans les cristaux, elle génère des charges. Et cette charge développe les tensions à travers les électrodes.

Le cristal piézoélectrique est sensible à la direction. La polarité de la tension dépend de la direction de la force qui est soit la traction ou la compression. L’amplitude et la polarité des charges dépendent de l’ampleur et de la direction de la force appliquée.

Modes de fonctionnement du cristal piézo-électrique

Les cristaux piézoélectriques sont utilisés dans de nombreux modes likes, cisaillement d’épaisseur, cisaillement du visage, expansion d’épaisseur, expansion transversale, etc. La figure du cisaillement de la peur est représentée sur la figure ci-dessous. cisaillement du visage

Propriétés du cristal électrique piézo

Voici les propriétés des cristaux piézoélectriques.

  1. Le matériau piézoélectrique a une stabilité élevée.
  2. Il est disponible en différentes formes et tailles.
  3. Le matériau piézoélectrique a une sortie insensible à la température et à l’humidité.

Utilisations du cristal piézoélectrique

Voici les utilisations des transducteurs piézoélectriques.

  1. Le matériau piézoélectrique a une stabilité élevée et il est donc utilisé pour stabiliser l’oscillateur électronique.
  2. Les générateurs à ultrasons utilisent le matériau piézoélectrique. Ce générateur est utilisé dans le sonar pour la détection sous-marine et dans les appareils industriels pour le nettoyage.
  3. Il est utilisé dans les microphones et les haut-parleurs pour convertir le signal électrique en son.
  4. Le matériau piézoélectrique est utilisé dans un briquet électrique.

Le transducteur a une faible sortie, et donc le circuit externe lui est associé.