Датчик давления является точным измерительным инструментом, широко используемым в промышленной автоматизации, аэрокосмической, медицинском оборудовании и других областях. Его основная функция состоит в том, чтобы преобразовать сигналы давления в измеримые электрические сигналы. В конструкции многочисленных датчиков давления, Кварцевые стержни играют незаменимую роль в качестве ключевого компонента.

Характеристики кварцевого стержня

Кварц (SIO ₂) - это минерал с уникальными физическими и химическими свойствами, а его монокристаллическая форма (то есть кристалл кварца) демонстрирует следующие важные характеристики:

1. Пьезоэлектрический эффект: Кристаллы кварца оказывают значительные пьезоэлектрические эффекты, которые генерируют заряды при подверженности механическому напряжению и механической деформации при применении электрического поля. Эта двунаправленная характеристика преобразования энергии делает его идеальным материалом для датчиков и приводов.

2. Высокий модуль упругости: модуль упругого кварца достигает 70-100 ГПа, что означает, что он подвергается минимальной деформации при напряжении и может обеспечить чрезвычайно высокую точность и стабильность измерения.

3. Стабильность температуры: физические свойства кварца остаются стабильными в широком диапазоне температур, с чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения (около 0,55 × 10 ⁻⁶/℃), что позволяет датчикам на основе кварца поддерживать производительность в условиях экстремальной температуры.

4. Химическая инертность: кварц обладает отличной коррозионной устойчивостью к большинству химических веществ и подходит для суровых промышленных сред.

5. Высокое значение Q: механический коэффициент качества (значение Q) кварца чрезвычайно высока, обычно между 10 ⁴ -10 ⁶, что означает, что его потеря энергии вибрации чрезвычайно низкая, и он может создавать очень острые резонансные частоты.

Конкретная роль кварцевого стержня в датчиках давления

1. Как чувствительный к давлению компонент

В резонансных датчиках давления кварцевые стержни обычно разработаны в виде резонаторов, чья естественная частота варьируется в зависимости от приложенного давления. Когда давление оказывается на кварцевый стержень, оно вызывает изменения его механического напряжения, что, в свою очередь, изменяет его резонансную частоту. Точное измерение изменений частоты, величина приложенного давления может быть определена с высокой точностью.

Эта конструкция использует пьезоэлектрический эффект и резонансные характеристики кварца, достигая точности до 0,01% FS (полная масштаба), намного выше, чем многие другие типы датчиков давления.

2. Предоставьте стабильную частоту ссылки

Характеристика высокого значения Q для кварцевых стержней позволяет им генерировать чрезвычайно стабильные частоты колебаний. В датчиках давления этот стабильный выход частоты может служить надежной ссылкой на измерение, не затрагиваясь внешними факторами, такими как колебания мощности и электромагнитные помехи.

Например, в кварцевом резонансном датчике давления (QRS) кварцевый стержень разработан в определенной геометрической форме (такой как вилка в форме луча или цилиндрическая форма), и его резонансная частота линейно связана с приложенным давлением. Эта конструкция может обеспечить чрезвычайно высокую долгосрочную стабильность и повторяемость.

3. Реализуйте температурную компенсацию

Хотя сам Quartz обладает превосходной стабильностью температуры, небольшие изменения температуры могут по-прежнему влиять на результаты измерения в приложениях высокого разрешения. Благодаря умной конструкции, кварцевые стержни могут служить как чувствительными к давлению компонентов, так и датчиков температуры.

Из -за того, что резонансная частота кварца подвержена не только давлению, но и по температуре, путем измерения частоты изменений двух различных режимов вибрации (таких как фундаментальная частота и обертона), давление и температура могут быть рассчитаны одновременно, достигая функции самообслуживания. Эта конструкция устраняет необходимость в внешних датчиках температуры и упрощает структуру системы.

4. Повышение противоположной способности датчиков

Пьезоэлектрический эффект кварцевых стержней позволяет им напрямую преобразовать механические сигналы в электрические сигналы без необходимости внешнего источника питания, что делает их менее восприимчивыми к электромагнитным помехам. Кроме того, высокое механическое значение Q Quartz означает, что его резонансная частота очень резкая, что может эффективно различать реальные сигналы и шум.

В промышленных средах эта способность противоположность особенно важна для обеспечения того, чтобы датчики все еще могли надежно работать в суровых условиях, таких как сильные электромагнитные поля и вибрации.

5. достичь миниатюризации и интеграции

Современные методы микрозадачи, такие как фотолитография, травление и т. Д., Можно точно обрабатывать кварцевые структуры малого размера, обеспечивая миниатюризацию датчиков давления на основе кварцевых стержней. Этот тип микросенсора может быть интегрирован в различные небольшие устройства, такие как имплантируемые медицинские устройства, микроботы и т. Д.

Например, кварцевые резонаторы с диаметром всего несколько миллиметров могут быть интегрированы в катетеры для мониторинга внутрисосудистого давления в реальном времени.

Типичные применения датчиков давления кварцевого стержня

1. Aerospace: используется для систем атмосферных данных самолета, мониторинга давления двигателя и т. Д., Требует высокую точность и надежность.

2. Промышленное управление процессами: контролируйте давление внутри трубопроводов и контейнеров в таких отраслях, как химическая и нефть.

3. Медицинское оборудование, такое как мониторинг артериального давления и измерение внутричерепного давления, требует миниатюризации и биосовместимости.

4. Мониторинг окружающей среды: используется для точного мониторинга параметров окружающей среды, таких как атмосферное давление и измерение глубины воды.

5. Научные исследования: используется в качестве стандарта давления в лаборатории или для исследований физики высокого давления.

Кварцевые стержни играют несколько ключевых ролей в датчиках давления: в качестве чувствительных к давлению компонентов они достигают высоких измерений, обеспечивают стабильную частоту, достигают самооценки температуры, повышают способность противоинтерференции и поддерживают конструкцию миниатюризации. Эти характеристики делают датчики давления на основе кварцевого стержня предпочтительным решением для применений высокой и высокой стабильности.

Luverre Quartz производит и продает широкий ассортимент высококачественного кварцевого стекла, включая кварцевые трубки, кварцевые пластины, кварцевые стержни, кварцевые окна, кварцевые тихости, кварцевые лодки, кварцевые фланцы, кварцевые стаканчики, кварцевые стеклянные инструменты и многое другое. Мы можем удовлетворить все виды индивидуальных требований для изделия из кварцевого стекла.