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PIEZOELECTRIC SENSOR 压电式传感器

压电体在特定晶轴方向施加力时,晶体表面会产生与力成比例的电荷。这一现象是在1880年由皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现的,被称作压电效应。
压电效应传感器广泛用于荷重,应变,扭矩,压力,振动和AE测量等方面。

与应变式传感器相比较,压电式传感器在刚性·应答性·抗干扰性·寿命等方面更加优秀另一方面,从压电传感器处取得的微分信号通过电荷放大器进行积分来测量力和应变量,伴随着时间的变化会逐渐产生漂移。
因此在连续长时间测定时,应变式传感器更加适合。用户可根据用途选择压电式或应变式传感器。

利用压电式传感器的特点,在塑性加工,切割·研磨加工,接合加工等流程中用于监测和控制。此外,也用于测量开关或弹簧的反作用力及连接器的插拔力等以判定产品是否为良品。

塑性加工

冲压加工

弯制加工

冲裁加工、深冲压加工等

切削/研削加工

旋削加工

铣刀加工

打孔加工、研磨加工等

接合加工

端子压着

铆接加工

压入

点焊

其他 接合、铆合等

组装加工・制品检查

芯片组装

弹簧反作用力检查

开关检查、插拔力检查等

关于压电式荷重传感器

用于荷重传感器的压电体使用人工石英晶体(图1)。人工石英在X轴方向施力时,在短时间内出现与力成比例的极化,从而在晶体表面产生电荷。利用这一特性,在与X轴垂直方向反应的圆形薄片上切割出X切割测量因子(图2)。
在X轴方向施加压力或拉力时,在晶体表面产生电荷的这种现象被称作纵向压电效应(图3)。

(图4)是使用X切割测量因子来测量荷重的传感器的横截面。为了使传感器能够测量压力和拉力,将传感器夹在两块材料之间,并通过贯穿传感器中央圆孔的螺栓进行预压和固定。

(图1)人工水晶

(图2)X切割测量因子切割方法

(图3)纵向压电效应

(图4)压缩力(荷重)测量传感器

关于应变传感器

应变传感器使用的压电体是陶瓷(锆钛酸铅)(图1)。
与人工水晶相比产生的电荷量更大,极小的变化也能得到很高的输出。
当Y轴垂直方向上切割的Y切割测量因子(图2)受到X轴方向上的剪断力时(图3),在晶体表面上产生电荷的这种现象被称作横向压电效应。

(图4)是使用Y切割测量因子来测量安装面应变量的传感器。传感器安装面下侧设有突起部位,通过贯穿传感器圆孔的螺栓将突起部位固定在被测物体表面并进行预压。当被测物体表面发生应变时,装配在突起部内侧的Y切割测量因子会产生成等比例的剪切力,可以测出应变量。

(图1)压电陶瓷        

(图2)Y切割测量因子切割方法

(图3)横向压电效应

(图4)应变测量传感器

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