每天，我們都會(huì)遇到不同的情況，需要我們測量未知的物理量。例如，溫度水平或壓力水平。而且，要測量這些未知量，您將需要具有此類功能的設(shè)備。謝天謝地，我們有了答案。您只需要一個(gè)壓電電路。對(duì)于各種應(yīng)用，有不同類型的壓電電路，例如壓電蜂鳴器或壓電傳感器。然而，本文的重點(diǎn)是壓電換能器。因此，在本文中，我們將向您展示您需要了解的有關(guān)壓電電路和不同類型壓電電路的所有信息。此外，如果您想了解有關(guān)轉(zhuǎn)換項(xiàng)目的壓電換能器的更多信息，本文也適合您。

你準(zhǔn)備好了嗎？讓我們開始！

什么是壓電電路

數(shù)字電路

首先，讓我們看看壓電是什么意思。簡單地說，壓電是由機(jī)械壓力產(chǎn)生的電，產(chǎn)生我們所知道的壓電效應(yīng)。 

現(xiàn)在，壓電電路利用這種壓電效應(yīng)將力、加速度、溫度、壓力或應(yīng)變變化產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為電荷。

術(shù)語“換能器”包含可以將一種形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的一切事物。因此，壓電換能器是換能器的一種。 

但這還不是全部。

壓電換能器的靈敏度高。因此，由于其良好的響應(yīng)頻率，它可以用作傳感器并在加速度計(jì)中工作。

壓電換能器如何工作？

超聲換能器圖標(biāo)

如前所述，壓電換能器基于壓電原理工作。此外，壓電材料（在這種情況下為石英）具有覆蓋其主體的導(dǎo)電材料（銀）薄層。 

石英晶體

此外，石英晶體是置于有序晶體系統(tǒng) (SiO2) 中的硅和氧的組合。 

更重要的是，壓電晶體是電中性和無偏的（不均勻和對(duì)稱）。

雖然與這些晶體一起存在的原子沒有順序，但它具有中等的電負(fù)載。換句話說，正電荷抵消負(fù)電荷。 

此外，石英晶體還有一個(gè)獨(dú)特的功能。每當(dāng)您在表面上對(duì)其施加壓力或機(jī)械力時(shí)，它就會(huì)產(chǎn)生電極性。 

如果您想獲得更多關(guān)于壓電電路的信息，您可以查看這篇文章。

壓電傳感器類型

存在各種類型的壓電換能器。此外，您可以根據(jù)壓電晶體材料對(duì)這些類型的壓電換能器進(jìn)行分類。 

陶瓷壓電換能器

那么，您可以創(chuàng)建不同形狀和尺寸的陶瓷壓電換能器。因此，您始終可以滿足您或您客戶的特定要求。陶瓷壓電換能器的主要成分主要是由鋯鈦酸鉛組成。

羅謝爾鹽壓電換能器

羅謝爾鹽是另一種可用于壓電晶體管的材料。在所有不同的壓電材料中，羅謝爾鹽是輸出最高的材料。

一些缺點(diǎn)包括無法在潮濕環(huán)境中使用這種材料。此外，您可以在特定溫度（240 攝氏度）以上使用這種材料。

然而，合成晶體比天然晶體更適用于電壓峰值輸出應(yīng)用，尤其是在靈敏度方面。

基于操作的壓電換能器

您可以根據(jù)工作頻率將壓電換能器分為兆聲波、聲波和超聲波換能器。這些分類中的每一個(gè)都有不同的設(shè)計(jì)和功能。首先，您可以在任何可聽頻率級(jí)別使用聲波換能器，該級(jí)別應(yīng)低于 2 kHz。 

聲波換能器的好例子是蜂鳴器換能器。其次，超聲波換能器的正常工作頻率在20～200kHz之間。最后，兆聲換能器在 MHz 頻率級(jí)別工作。

超聲波換能器

壓電電路示例 

以下是其他壓電電路及其工作原理的一些示例：

3V 有源蜂鳴器

3V 有源蜂鳴器電路圖

資料來源：維基共享資源

使用 3V DC 電源的壓電式蜂鳴器很難獲得響亮的聲音強(qiáng)度。 

然而，該電路繞過了這些限制并有效地產(chǎn)生了強(qiáng)烈的聲音。它通過將升壓扇區(qū)與諧振反饋網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 

因此，壓電晶片接收的電壓峰峰值約為 40 伏。最終的結(jié)果是一個(gè)可以在不消耗大量電流的情況下產(chǎn)生響亮聲音的電路。

使用壓電裝置的運(yùn)動(dòng)警報(bào)

使用壓電裝置的運(yùn)動(dòng)警報(bào)

資料來源：維基共享資源

這是另一個(gè)價(jià)格合理且易于構(gòu)建的壓電電路。該電路的結(jié)果是一種壓電設(shè)備，您可以將其用作任何運(yùn)動(dòng)警報(bào)的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)設(shè)備。

點(diǎn)擊聲音發(fā)生器壓電電路

點(diǎn)擊聲音發(fā)生器壓電電路

資料來源：維基共享資源

每當(dāng)您按下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的按鈕時(shí)，咔嗒聲發(fā)生器電路就會(huì)產(chǎn)生可聽見的“咔嗒”聲或反饋。上述兩個(gè)電路具有功能，以產(chǎn)生每一個(gè)從低他們的邏輯輸入切換到高時(shí)這些點(diǎn)擊聲音。

壓電式發(fā)聲器功耗低，可提供傳感器級(jí)別的指示。此外，您可以控制每秒獲得的點(diǎn)擊次數(shù)。

壓電分接開關(guān) 

壓電分接開關(guān)電路

資料來源：維基共享資源

這是另一個(gè)使用壓電晶片的壓電電路。此外，您可以將此晶片固定在塑料盒內(nèi)，使其充當(dāng)手指敲擊傳感器。因此，每當(dāng)您輕敲裝有晶圓的盒子時(shí)，它就會(huì)打開/關(guān)閉外部設(shè)備的電源（交流或直流）。 

此外，一個(gè) 9v 電池為該電路供電并驅(qū)動(dòng)單個(gè) 10 Amp 觸點(diǎn)額定值單線圈繼電器(5V)。使用此繼電器，您可以在交流或直流電源之間切換。此外，當(dāng)您將電路置于待機(jī)模式時(shí)，它消耗的電流最小為 1ua。

壓電式抽頭開關(guān)電路塑料盒

資料來源：維基共享資源

壓電傳感器：不同類型的工作模式

壓電換能器具有三種主要操作模式，具體取決于您如何對(duì)壓電材料進(jìn)行切片。它們包括橫向、縱向和剪切操作模式。

對(duì)于橫模；您可以對(duì)主軸“Y”施加壓力并產(chǎn)生負(fù)載。然后，與壓力線成 90 度角向“X”方向移動(dòng)。此時(shí)，電荷將取決于壓電材料的形狀。

對(duì)于縱向模式，產(chǎn)生的載荷取決于您施加的力。與橫向效應(yīng)相反，縱向模式中的負(fù)載不取決于壓電材料的形狀或尺寸。

最后，剪切模式類似于縱向效應(yīng)。它根據(jù)您施加的力產(chǎn)生負(fù)載，也不依賴于壓電元件的幾何形狀。

壓電傳感器應(yīng)用

以下是壓電換能器的一些應(yīng)用：

• 在汽車、接近度和液位傳感器中

汽車應(yīng)用 

• 在住宅產(chǎn)品中，例如運(yùn)動(dòng)探測器或物體探測器

• 在玩具、遙控器和游戲等普通電子設(shè)備中

遙控器 

• 計(jì)算汽車應(yīng)用中的爆炸

• 在有自動(dòng)門的機(jī)場或餐廳

壓電換能器的優(yōu)點(diǎn)和局限性

以下是壓電換能器的一些優(yōu)點(diǎn)和局限性

好處

• 它們是自發(fā)電換能器

• 適合各種應(yīng)用

• 易于在電路中使用和處理

限制

• 易受溫度等環(huán)境條件的影響

• 無法測量靜態(tài)應(yīng)用

• 您無法輕松獲得壓電材料所需的形狀和強(qiáng)度

• 在少數(shù)應(yīng)用中偶爾會(huì)出現(xiàn)低輸出電壓

總之

壓電電路是適用于各種應(yīng)用的獨(dú)特電路。壓電換能器是這些電路中的一種，可為您提供在其他傳感器設(shè)備中幾乎找不到的獨(dú)特功能。

壓電換能器有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)——但這取決于您的應(yīng)用。最后，在做出選擇或購買之前，一定要仔細(xì)評(píng)估壓電換能器的性能。

我們現(xiàn)在到了這篇文章的結(jié)尾。但是，如果您有更多問題，請(qǐng)隨時(shí)與我們聯(lián)系。我們很樂意聽取您的意見。