Piezoelektrische Druckübertrager Hochfrequenzdruckwandler zur Dynamikmessung

Piezoelektrischer Drucktransmitter zur Messung dynamischer, hochfrequenter und transienter Drücke

Hierbei handelt es sich um einen speziellen Sensor zur Messung von dynamischem, hochfrequentem und transientem Druck. Sein Funktionsprinzip und seine Anwendungsszenarien unterscheiden sich grundlegend von den gängigen Technologien zur statischen Druckmessung, wie z. B. piezoresistiven und kapazitiven Technologien.

1. Extrem hoher Frequenzgang und ultraschnelle dynamische Leistung
   • Das ist sein Hauptvorteil. Das piezoelektrische Element selbst weist eine extrem hohe Steifigkeit auf, wobei die Eigenfrequenz Hunderte von kHz oder sogar MHz erreicht. Dadurch ist es möglich, extrem schnelle Drucktransienten, Stoßwellen und Vibrationen präzise zu erfassen.
   • Die Anstiegszeit ist extrem kurz (bis in den Mikrosekundenbereich).
2. Hohe Empfindlichkeit und hohe Auflösung
   • Es kann kleinste dynamische Druckänderungen erkennen.
3. Kompakte Größe und robuste Struktur
   • Das piezoelektrische Element selbst kann sehr kompakt gebaut werden und hält extrem hohen Überlastungen stand (bis zu mehr als dem 10-fachen der Reichweite), wodurch es für den Einsatz in rauen mechanischen Umgebungen geeignet ist.
4. Großer Betriebstemperaturbereich
   • Insbesondere natürliche Quarzsensoren, die bei extremen Temperaturen von -200 °C bis +400 °C arbeiten können.
5. Keine externe Stromversorgung erforderlich (für den Sensor selbst)
   • Das piezoelektrische Element erzeugt sich selbst und benötigt keine Stromquelle. Allerdings benötigt der nachfolgende Ladungsverstärker Strom.

1. Motoren- und Verbrennungsforschung:
   • Messung des Explosionsdrucks im Zylinder eines Verbrennungsmotors – Dies ist die klassischste Anwendung. Überwachen Sie den Verbrennungsprozess und analysieren Sie die Detonation.
   • Druckpulsation in der Brennkammer eines Turbinentriebwerks.
2. Explosions- und Stoßwellenphysik:
   • Messung des Explosionsstoßwellendrucks, des ballistischen Aufpralldrucks und der Waffenentwicklung.
3. Forschung zur Fluiddynamik:
   • Messung von Druckpulsationen, Turbulenzen und Kavitation in Hochgeschwindigkeitsflüssigkeiten.
   • Überwachung des Wasserschlageffekts.
4. Industrielle Prozessüberwachung:
   • Überwachung des Pulsationsdrucks in Kompressoren und Pumpen zur Fehlerdiagnose (z. B. Erkennung von Kavitation und Ventilhämmern).
   • Überwachung des Drucks im Formhohlraum von Spritzgießmaschinen.
5. Akustik und Vibration:
   • Kann als Kern eines Hochleistungsmikrofons zur Messung des Schalldrucks verwendet werden.
6. Luft- und Raumfahrt:
   • Windkanaltests, Messung der Oberflächendruckpulsation an Flugzeugen.

Piezoelektrische Drucktransmitter sind die „Hochgeschwindigkeitskameras“ und „Spezialaufklärer“ im Bereich der dynamischen Druckmessung. Sie sind nicht für die herkömmliche, sich langsam ändernde industrielle Prozesssteuerung konzipiert, sondern dienen vielmehr als Präzisionsinstrumente zur Erfassung transienter, sich schnell ändernder Druckphänomene.