W jakich branżach znajdują zastosowanie czujniki piezoelektryczne?

Czujniki piezoelektryczne, choć często niedoceniane, odgrywają kluczową rolę w wielu różnych dziedzinach przemysłu. Dzięki precyzyjnym pomiarom drgań, prędkości, sił i ciśnienia umożliwiają efektywne kontrolowanie stanu technicznego urządzeń, linii produkcyjnych oraz pojazdów. W niniejszym artykule przyjrzymy się bliżej tym niezwykłym urządzeniom, ich budowie oraz zastosowaniom w różnorodnych branżach.

Czym są czujniki piezoelektryczne i jak są zbudowane? 

Czujniki piezoelektryczne to wyjątkowe urządzenia pomiarowe wykorzystujące zjawisko piezoelektryczne. Sercem tych czujników są specjalne kryształki zwane piezoelektrykami, które potrafią przetwarzać zmiany kształtu czy siły działające na nie na napięcie elektryczne. Ich budowa jest stosunkowo prosta: płaski kryształ kwarcu lub innego materiału o właściwościach piezoelektrycznych umieszcza się pomiędzy dwiema metalowymi okładzinami. Jedna z nich pełni funkcję membrany przekazującej drgania na powierzchnię kryształu, podczas gdy druga przekazuje napięcie elektryczne. W ten sposób możliwe jest bardzo precyzyjne mierzenie wartości nacisku mechanicznego działającego na kryształ piezoelektryczny.

Do czego są wykorzystywane czujniki piezoelektryczne?

Czujniki piezoelektryczne, które ma w swojej ofercie m.in. firma EC Test Systems specjalizująca się w dostarczaniu nowoczesnych rozwiązań pomiarowych, diagnostycznych i symulacyjnych z zakresu drgań, akustyki, termowizji, kamer szybkich i skanerów 3D, znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Swoją popularność zawdzięczają precyzji pomiarowej oraz wysokiej wytrzymałości na różne czynniki zewnętrzne takie jak np. siły mechaniczne czy temperatura. Nowoczesne czujniki charakteryzują się lekką konstrukcją wykonaną z materiałów takich jak tytan, co zapewnia im jeszcze większą odporność.

W branży motoryzacyjnej czujniki piezoelektryczne nie tylko uczestniczą w kontroli jakości produkcji, ale także w badaniach mechanicznych elementów samochodów takich jak amortyzatory czy układ hamulcowy. Dzięki nim możliwe jest monitorowanie oraz diagnostyka różnych elementów pojazdów, co przyczynia się do zwiększenia bezpieczeństwa na drogach.

W sektorze kosmicznym natomiast czujniki piezoelektryczne są używane w telemetrii oraz testowaniu drgań powstałych podczas startu rakiet czy trwałości poszczególnych komponentów statków kosmicznych. Jako że warunki panujące w kosmosie są bardzo wymagające, istotne jest, aby materiały i elementy używane w tej branży były niezwykle wytrzymałe oraz precyzyjne.

W obszarze analizy modalnej precyzyjnych mechanizmów czujniki piezoelektryczne odgrywają równie ważną rolę, umożliwiając badanie drgań czy też sił wpływających na skomplikowane układy mechaniczne. W ten sposób inżynierowie są w stanie optymalizować konstrukcję oraz funkcjonowanie takich mechanizmów.

Podsumowując, czujniki piezoelektryczne ze względu na swoją budowę, precyzję pomiarów oraz szeroki wachlarz zastosowań są nieocenionym narzędziem w wielu dziedzinach przemysłu. Ich rola w kontroli jakości, diagnostyce urządzeń czy nawet badaniach kosmicznych sprawia, że są one nieodzownym elementem współczesnej technologii.