Piezoelemente für eine Vielzahl sensorischer Anwendungen

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Elementar Analysensysteme GmbH

Socorex Isba SA

LAB-SUPPLY

PI Ceramic GmbH

Physik Instrumente (PI) SE & Co. KG

Luftblasen detektieren und Durchfluss messen

Die Sensoren werden außen an flexiblen Schläuchen angebracht und arbeiten ohne Kontakt zum transportierten Medium. Sie beeinträchtigen daher weder die Durchflussmenge noch ist die Gefahr einer Kontamination gegeben und eine kontinuierliche Qualitätsüberwachung wird sichergestellt.

Ähnliche Vorteile ergeben sich bei der Durchflussmessung. Sie basiert auf der Laufzeitdifferenz bei wechselseitigem Senden und Empfangen von Ultraschallimpulsen in und gegen die Strömungsrichtung (s. Abb. 3). Dabei werden zwei Piezowandler, die sowohl als Sender als auch als Empfänger arbeiten, in einer Schallstrecke schräg zur Strömungsrichtung angeordnet. Arbeitet man nach dem Prinzip des Doppler-Effekts, wird die Phasen- bzw. Frequenzverschiebung der von den Flüssigkeitspartikeln gestreuten bzw. reflektierten Ultraschallwellen ausgewertet. Die Frequenzverschiebung zwischen abgestrahlter und am gleichen Piezowandler empfangener, reflektierter Wellenfront ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Auf ähnliche Weise lassen sich viele andere Aufgabenstellungen effektiv lösen, z.B. Objekterkennungen oder hochauflösende Materialprüfungen.

Beschleunigungssensor oder Kraftaufnehmer

Nicht immer ist bei sensorischen Anwendungen von Piezoelementen Ultraschall im Spiel. Ein typisches Beispiel hierfür sind piezoelektrische Beschleunigungssensoren. Ihr Kernstück ist ein Piezo-Komponente, die mit einer seismischen Masse verbunden ist. Wird das Gesamtsystem beschleunigt, verstärkt diese träge Masse die mechanische Deformation der Piezoscheibe und erhöht so die messbare Spannung. Solche Sensoren erfassen Beschleunigungen in einem breiten Frequenz- und Dynamikbereich bei nahezu linearem Verhalten über den gesamten Messbereich. Sie eignen sich zur Messung dynamischer Zug-, Druck- und Scherkräfte. Sie können sehr steif ausgelegt werden und auch hochdynamische Kräfte messen. Typisch ist außerdem die sehr hohe Auflösung.

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