Cảm biến áp suất áp điện cho đo động và đo tức thời

1. Tại sao bạn cần nó

Các cảm biến tĩnh không thể ghi lại các đỉnh áp suất mili giây của quá trình đốt cháy động cơ, sự rung động của máy nén hoặc các sự kiện nổ. Bộ truyền áp suất áp điện này sử dụng các phần tử thạch anh hoặc gốm PZT tạo ra điện tích tỷ lệ với tốc độ thay đổi áp suất, mang lại băng thông từ 0,5 Hz đến hơn 200 kHz. Đây là thiết bị được lựa chọn để đo áp suất động và tức thời trong nghiên cứu động cơ, chẩn đoán máy nén và thử nghiệm nổ, nơi việc ghi lại dạng sóng áp suất thực sự quan trọng.

2. Nguyên lý hoạt động

Một tinh thể áp điện tạo ra điện tích khi bị nén do thay đổi áp suất. Vì điện tích tỷ lệ với lực tác dụng, cảm biến phản ứng với áp suất thay đổi nhanh chóng và theo dõi các quá trình tức thời lên đến hàng trăm kilohertz. Điện tích được khuếch đại và chuyển đổi thành tín hiệu 4-20 mA hoặc điện áp để thu thập dữ liệu. Không giống như các cảm biến đo biến dạng, phần tử áp điện không yêu cầu kích thích bên ngoài cho hiệu ứng cảm biến của nó, mang lại phản ứng tần số cao đặc biệt.

3. Ưu điểm chính

• Băng thông từ 0,5 Hz đến hơn 200 kHz
• Các tùy chọn thạch anh và gốm PZT
• Ghi lại áp suất động và tức thời
• Phạm vi từ 0-1 kPa đến 10 MPa
• Đầu ra 4-20 mA
• Bảo vệ IP65 / IP68
• Kết nối NPT 1/4 inch
• Nguồn điện 9-32 V DC
• Lý tưởng cho thử nghiệm động cơ và thử nghiệm nổ
• Phản ứng tần số cao

Các vấn đề thường gặp & Giải pháp

Các trường hợp ứng dụng

Thông số kỹ thuật

Câu hỏi thường gặp

H: Bộ truyền áp suất áp điện là gì?

Một bộ truyền áp suất áp điện sử dụng một tinh thể áp điện tạo ra điện tích khi bị căng do thay đổi áp suất. Điện tích tỷ lệ với tốc độ thay đổi áp suất, làm cho cảm biến lý tưởng để đo áp suất động và tức thời thay vì các giá trị thay đổi chậm hoặc tĩnh. Đây là công nghệ tiêu chuẩn để đo áp suất tần số cao trong nghiên cứu và thử nghiệm.

H: Băng thông tần số là gì?

Băng thông là từ 0,5 Hz đến hơn 200 kHz, vì vậy cảm biến có thể theo dõi các thay đổi áp suất cực nhanh như các sự kiện đốt cháy, rung động máy nén và sóng xung kích mà các cảm biến chậm hơn sẽ bỏ lỡ hoặc làm mịn. Băng thông rộng này cho phép ghi lại chính xác toàn bộ dạng sóng áp suất, bao gồm các đỉnh sắc nét và dao động nhanh.

H: Nó có thể đo áp suất tĩnh không?

Các cảm biến áp điện phản ứng với áp suất thay đổi, vì vậy chúng phù hợp nhất với phép đo động và tức thời. Đối với áp suất tĩnh ổn định hoặc thay đổi chậm, bộ chuyển đổi đo biến dạng, cộng hưởng hoặc điện dung sẽ phù hợp hơn. Trên thực tế, các bộ truyền áp điện được sử dụng khi dấu hiệu áp suất động — không phải mức tĩnh — là đại lượng quan tâm.

H: Các phần tử cảm biến nào được sử dụng?

Cả hai phần tử gốm thạch anh và PZT (chì zirconate titanate) đều có sẵn. Thạch anh mang lại sự ổn định lâu dài và hành vi nhiệt độ tuyệt vời, làm cho nó trở nên lý tưởng cho nghiên cứu chính xác. PZT cung cấp độ nhạy cao hơn và thường được ưa chuộng khi cần tín hiệu mạnh hơn. Lựa chọn phụ thuộc vào độ nhạy, phạm vi nhiệt độ và sự ổn định cần thiết.

H: Phạm vi đo là gì?

Phạm vi đo trải dài từ 0-1 kPa đến 10 MPa, bao gồm phép đo động từ rung động biên độ thấp đến các quá trình tức thời áp suất cao. Phạm vi cụ thể được cấu hình cho ứng dụng — ví dụ, áp suất xi lanh động cơ thường sử dụng đầu cuối cao hơn, trong khi giám sát rung động máy nén sử dụng đầu cuối thấp hơn.

H: Nó cung cấp đầu ra gì?

Nó cung cấp đầu ra hai dây 4-20 mA, kết nối với các hệ thống thu thập dữ liệu, máy hiện sóng và hệ thống điều khiển để ghi lại và phân tích. Tín hiệu bảo toàn nội dung tần số cao của dạng sóng áp suất, cho phép các kỹ sư tái tạo hồ sơ áp suất động một cách chính xác.

H: Nó được lắp đặt như thế nào?

Bộ truyền được lắp đặt thông qua kết nối quy trình NPT 1/4 inch, với kết nối điện thông qua đầu nối M12. Đối với phép đo tần số cao, cảm biến nên được lắp đặt càng gần nguồn áp suất càng tốt để tránh suy giảm âm thanh trong đường kết nối. Mô-men xoắn và lắp đặt đúng cách giảm thiểu cộng hưởng có thể làm biến dạng phép đo.

H: Tại sao công nghệ áp điện được sử dụng cho phép đo động?

Các tinh thể áp điện tạo ra điện tích trực tiếp để phản ứng với lực tác dụng, với quán tính cơ học gần như bằng không. Điều này mang lại cho chúng phản ứng cực nhanh và băng thông rộng mà các cảm biến đo biến dạng và điện dung không thể sánh kịp. Để ghi lại các sự kiện đốt cháy, sóng xung kích và rung động, áp điện là công nghệ duy nhất có tốc độ và băng thông cần thiết.

H: Nó có đủ chắc chắn cho thử nghiệm nổ không?

Có. Phần tử cảm biến áp điện là trạng thái rắn không có bộ phận chuyển động dễ vỡ, và vỏ bộ truyền có xếp hạng IP65/IP68. Cấu trúc chắc chắn này chịu được các sự kiện áp suất năng lượng cao, tần số cao của thử nghiệm nổ và đánh lửa, nơi các cảm biến dễ vỡ sẽ bị phá hủy.

H: Nó được sử dụng ở đâu?

Nó được sử dụng trong nghiên cứu đốt cháy động cơ ô tô, chẩn đoán rung động máy nén, thử nghiệm xung kích và nổ hàng không vũ trụ, và nghiên cứu đánh lửa. Bất cứ nơi nào các quá trình tức thời nhanh, tần số cao cần được ghi lại chính xác, bộ truyền áp suất áp điện là thiết bị được lựa chọn.