In diesem Artikel erfahren Sie, wie die Piezo-Technologie funktioniert. Was ist das Funktionsprinzip eines Piezo-Sensors? Was ist das Prinzip der Piezoelektrizität?
Wie funktioniert die Piezo-Technologie?
Die Piezo-Technologie funktioniert durch die Umwandlung mechanischer Spannung in elektrische Energie oder umgekehrt. Dies basiert auf dem piezoelektrischen Effekt, bei dem Materialien wie Quarz und einige Keramiken bei mechanischer Verformung eine elektrische Ladung erzeugen. Umgekehrt führt das Anlegen eines elektrischen Feldes an diese Materialien zu einer Formänderung. Diese Doppelfähigkeit ermöglicht den Einsatz der Piezotechnologie in verschiedenen Anwendungen, einschließlich Sensoren, Aktoren und Energiegewinnungsgeräten.
Wie funktioniert ein Piezosensor?
Das Funktionsprinzip eines Piezosensors beruht auf dem direkten piezoelektrischen Effekt. Wenn mechanische Belastungen wie Druck oder Vibration auf ein piezoelektrisches Material ausgeübt werden, erzeugt es eine elektrische Ladung proportional zur ausgeübten Kraft. Diese Ladung wird dann von am Material angebrachten Elektroden gesammelt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal kann gemessen und zur Bestimmung der Größe und Eigenschaften der mechanischen Eingabe verwendet werden, wodurch Piezores für die Messung von Druck, Beschleunigung und Kraft nützlich sind.
Was ist das Prinzip der Piezoelektrizität?
Das Prinzip der Piezoelektrizität basiert auf der Eigenschaft bestimmter kristalliner Materialien, als Reaktion auf eine ausgeübte mechanische Spannung eine elektrische Ladung zu erzeugen. Dieser Effekt entsteht dadurch, dass durch mechanische Verformung der Kristallstruktur die Ladungszentren im Material verschoben werden, was zu einer Trennung positiver und negativer Ladungen führt. Das resultierende elektrische Feld erzeugt eine Spannung im Material, die für verschiedene Anwendungen genutzt werden kann. Piezoelektrizität ist reversibel, was bedeutet, dass das Anlegen eines elektrischen Feldes an das Material eine mechanische Verformung hervorrufen kann.
Piezoelektrische Materialien können Wechselstrom (AC) anstelle von Gleichstrom (DC) erzeugen. Tatsächlich variieren die auf das Material ausgeübten mechanischen Belastungen oder Vibrationen im Allgemeinen im Laufe der Zeit, was dazu führt, dass die erzeugte elektrische Ladung oszilliert. Daher ist der Ausgang eines piezoelektrischen Geräts ein Wechselstromsignal, das für die Verwendung in Gleichstromanwendungen möglicherweise korrigiert und aufbereitet werden muss.
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