Сегодня при решении практических задач, связанных с необходимостью измерений и контроля динамических процессов (вибрационных колебаний, импульсных нагрузок и т.п.) повсеместное применение получили преобразователи пьезоэлектрического типа. В основе принципа действия этих устройств лежит пьезоэффект, возникающий в некоторых видах материалов с кристаллической структурой.

Если в прежние времена устройства этого типа применяли только для работы с высокочастотными вибрациями, то сегодня технологии позволяют использовать их для измерений на низких частотах — менее одного герца.

Принцип работы пьезоэлектрических вибропреобразователей

Подобно множеству других вибродатчиков пьезоэлектрические вибропреобразователи работают по сейсмо-инерционному принципу. Сейсмическая масса размещается на верхней грани чувствительного пьезоэлемента, который в свою очередь прочно закрепляется на корпусе датчика. Когда устройство, закрепленное на изучаемом объекте, движется (вибрирует) вместе с этим объектом, внутренний инерционный элемент стремится остаться на месте, что вызывает деформацию чувствительного пьезоэлемента. В результате всего этого генерируется электрический сигнал, соответствующий данному значению ускорения, что и дает в итоге количественные показатели для измерения вибрации.

Основным достоинством, которым обладает пьезоэлектрический преобразователь, является предельно широкий частотный диапазон, с которыми он может работать. При этом устройство малочувствительно к воздействию магнитных полей, обладает высокой ударной и вибропрочностью. Наконец, нельзя не отметить компактные размеры и низкую массу преобразователя, что позволяет создавать очень удобные в использовании вибродатчики.

Между чувствительностью преобразователя и весом сейсмо-инерционного элемента существует прямая и непосредственная зависимость: чем тяжелее элемент, тем чувствительнее прибор.

Помимо чувствительности, одним важнейших технических параметров можно считать диапазон доступных для измерения частот. Чтобы вибропреобразователи могли улавливать сигналы в нижнем секторе диапазона, используют усилители заряда. В свою очередь для работы с сигналами верхнего сектора частот снижают массу датчика и применяют специальные варианты крепления к объекту (в частности соединяют при помощи резьбы).