Jak dobrać czujniki piezoelektryczne do stosowania w wysokich temperaturach? 

Kategoria: Blog

czujniki wysokotemperaturowe

Zjawisko piezoelektryczności znane jest już od ponad stu lat. Zostało ono odkryte w 1880 roku przez dwóch badaczy: Pierre’a i Jacques’a Curie. Podczas badań nad kwarcem zauważyli oni, że kryształ zmienia wymiary pod wpływem działania pola elektrycznego, a także zachodzi zjawisko odwrotne – na skutek działania mechanicznego kryształ zaczyna wytwarzać pole elektryczne. Podjęto badania także nad innymi materiałami i dowiedziono, że inne kryształy, na przykład tytanian baru, również mają takie właściwości.
Pierwsze próby wykorzystania piezoelektrycznych właściwości kryształów przypada na okres pierwszej wojny światowej, kiedy zastosowano je w urządzeniach hydrolokacyjnych. Intensywny rozwój technologii opartych na materiałach piezoelektrycznych przypada na lata 40. XX wieku, a lata 60. to początek produkcji urządzeń opierających swe działanie na piezoelektrykach.
Dzisiaj oprócz kwarcu powszechnie stosuje się także materiały ceramiczne oraz tworzywa sztuczne wykazujące właściwości piezoelektryczne. Wykorzystywane są szeroko w automatyce przemysłowej, na przykład przy pomiarze ciśnienia, położenia, temperatury czy wibracji.

Działanie wysokich temperatur

Na dokładność pracy czujnika ma wpływ środowisko, w jakim jest używany. Właściwości piezoelektryczne mogą zmieniać się na przykład pod wpływem temperatury. Jak duże są to zmiany, zależy od materiału, jaki został użyty do produkcji czujnika. Podczas gdy kwarc zmienia swoje właściwości w temperaturze około 300⁰C, niektóre tworzywa sztuczne zachowują zdolności piezoelektryczne nawet do 600⁰C. Czujniki piezoelektryczne znajdują zastosowanie w wysokich temperaturach, jednak wybór właściwego czujnika wymaga szczegółowej wiedzy na temat jego budowy lub skontaktowania się ze sprzedawcą sprzętu i usług pomiarowych.
Producenci zwykle podają dwa zakresy temperatur. Pierwszy zakres wyznacza warunki bezpieczeństwa, w których sensor nie jest zagrożony uszkodzeniem. Drugi zakres, tak zwany skompensowany, pokazuje temperatury, w których sensor działa optymalnie, wykazując wysoką dokładność pomiaru. Czujniki dostosowane do wysokich temperatur zazwyczaj są już tak opisane przez producenta, na przykład akcelerometry wysokotemperaturowe. Oprócz temperatury należy brać pod uwagę inne czynniki działające w środowisku pracy sensora takie jak wilgotność, działanie gazów oraz inne materiały użyte do jego produkcji. Dokładne czytanie instrukcji oraz konsultacja ze specjalistą uchroni nas przed wyborem niewłaściwego sprzętu.