15.6 x 9.4 x 5 mm Rohr aus piezoelektrischen Keramikmaterialien PZT-8 für piezokeramische Sensoren

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Piezoelektrische Sensoren
Ein piezoelektrischer Sensor wandelt eine physikalische Größe wie Beschleunigung oder Druck in ein elektrisches Signal um. Bei manchen Sensoren wirkt die physikalische Größe direkt auf das piezoelektrische Element; bei anderen Geräten erzeugt ein akustisches Signal Vibrationen im Element und die Vibrationen werden wiederum in ein elektrisches Signal umgewandelt. Oft liefert das System eine sichtbare, hörbare oder physische Reaktion auf die Eingabe des piezoelektrischen Sensors – zum Beispiel das Sperren von Autosicherheitsgurten als Reaktion auf eine schnelle Verzögerung.

Piezoelektrische Keramikmaterialien (PZT) werden als Funktionskeramiken kategorisiert. In Sensoren ermöglichen sie die Umwandlung von Kräften, Drücken und Beschleunigungen in elektrische Signale und in Schall- und Ultraschallwandlern und Aktoren wandeln sie elektrische Spannungen in Schwingungen oder Verformungen um. Piezoelektrische Keramikmaterialien werden einerseits nach ihrer chemischen Zusammensetzung und andererseits nach ihrer chemischen Zusammensetzung eingeteilt spezifische Anwendungsbedingungen andererseits.

In Bezug auf die Energieumwandlung können unter Verwendung von piezoelektrischen Keramiken zur Umwandlung äußerer Kräfte in elektrische Energie piezoelektrische Zünder, mobile Röntgenstromversorgungen und Granatenzündvorrichtungen hergestellt werden. Es gibt Feuersteine ​​aus piezoelektrischer Keramik in elektronischen Feuerzeugen, und die Anzahl der Zündungen kann mehr als 1 Million betragen. Durch die Verwendung von piezoelektrischer Keramik zur Umwandlung elektrischer Energie in Ultraschallschwingungen kann sie verwendet werden, um die Position und Form von Unterwasserfischen, die zerstörungsfreie Prüfung von Metallen, die Ultraschallreinigung, die medizinische Ultraschallbehandlung und verschiedene Ultraschallschneider, Schweißgeräte und Lötkolben zu ermitteln. Verarbeitung von Kunststoff und sogar Metall.

Piezokeramische Anwendungen
In der Automobiltechnik schützen Sensoren die Passagiere und sorgen für ein intelligentes Motormanagement. In Ultraschallanwendungen erzeugen piezokeramische Bauteile große Ultraschallintensitäten zum Ultraschallreinigen und -bohren, Ultraschallschweißen oder zum Anregen chemischer Prozesse. Wieder andere piezokeramische Komponenten werden als Ultraschallsender und -empfänger in vielen Bereichen der Signal- und Informationsverarbeitung eingesetzt.

Piezokeramische Aktoren funktionieren darauf basierend, dass Verformungen im Mikrometerbereich erzeugt werden können. Dieses Verhalten eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten für elektromechanische Wandler als Aktoren für hydraulische und pneumatische Ventile, Positioniersysteme, Mikromanipulatoren und Dosiersysteme für Flüssigkeiten und Gase.

„Piezokeramische Bauteile ermöglichen Ultraschallortung in der Sonartechnik, Distanzmessung, zerstörungsfreien Materialprüfung und medizinischen Diagnostik.“

Piezokeramische Bauteile wie Platten, Scheiben oder Ringe wandeln mechanische Signale wie Kraft, Druck, Dehnung oder Beschleunigung in elektrische Spannung oder umgekehrt eine elektrische Spannung in mechanische Bewegung oder Schwingungen um. Die typischen Resonanzfrequenzen liegen zwischen 200 kHz und 10 MHz. Die Formen und Abmessungen der Piezokomponenten sind innerhalb der durch die Werkzeuge vorgegebenen Grenzen wählbar, wobei die Abmessungen jedoch voneinander abhängen. Die Mindestabmessungen werden durch physikalische und technologische Grenzen bestimmt. Die Dicke bzw. Wandstärke ist beispielsweise durch die mechanische Festigkeit der Keramik bei der Bearbeitung begrenzt. In Polarisationsrichtung beträgt die Abmessung höchstens 30 mm.

Häufig verwendete piezoelektrische Keramiken sind Bariumtitanat, binäres Bleizirkonattitanat-System und der dritte Typ von ABO3, der dem binären System hinzugefügt wird (A stellt ein zweiwertiges Metallion dar, B stellt ein vierwertiges Metallion dar oder die Summe mehrerer Ionen ist positiv vierwertig). Verbindungen wie: Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 und Pb(Co1/3Nb2/3)O3 und andere ternäre Systeme. Wenn dem ternären System eine vierte oder mehrere Verbindungen hinzugefügt werden, kann eine quaternäre oder piezoelektrische Keramik mit mehreren Elementen gebildet werden. Darüber hinaus gibt es eine Art piezoelektrische Metaniobat-Keramik, wie Kalium-Natrium-Metaniobat (Na0.5•K0.5•NbO3) und Barium-Strontium-Metaniobat (Bax•Sr1-x•Nb2O5) usw. Sie sind nicht giftig gut für den Umweltschutz.

Piezoelektrische Keramikmaterialien haben einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, eine geeignete Dielektrizitätskonstante und eine hohe Empfindlichkeit. Es wird hauptsächlich für hochempfindliche Wandler, Durchflussmesser-Wandler, Füllstandsmesser-Wandler, Beschleunigungsmesser-Wandler, Ultraschall-Erkennungswandler usw. verwendet.
Das piezoelektrische Keramikfolienmaterial hat eine gute Piezoelektrizität, eine hohe mechanische Festigkeit, ein hohes Koerzitivfeld und einen geringen dielektrischen Verlust in starken Feldern. Es wird hauptsächlich für Ultraschallreinigung, leistungsstarkes Ultraschallbohren, Ultraschallschweißen, Scaler-Sonde, Sonde für Schönheitsinstrumente, Ultraschall-Skalpellsonde, Sonde für kardiovaskuläre Therapieinstrumente usw. verwendet.

Anwendung
1. Ultraschall-Reinigungstransducer
2. Ultraschallschweißgerät
3. Ultraschall-Schönheitswandler
4. Ultraschall-Unterwasserwandler
5. Eintauchbarer Ultraschallwandler
6. Ultraschall-Screening-Wandler
7. Ultraschall-Schneidewandler
8. Ultraschallzerstäubungswandler
9. Ultraschallemulgator

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