Detector Piezoelectrico



indice
Detector piezoeléctrico

Definición…………………………………………………………………………………………….02
Efecto Piezoeléctrico……………………………………………………………………………..02
Estructura…………………………………………………………………………………………….03
Aplicaciones…………………………………………………………………………………………04
Deducción Matemática………………………………………………………………………….05













Detector piezoelectrico
DEFINICIóN
Un detector piezoeléctrico es undispositivo que utiliza el efecto piezoeléctrico para medir presión, aceleración, tensión o fuerza; transformando las lecturas en señales eléctricas.
EFECTO PIEZOELECTRICO
La piezoelectricidad (del griego piezein, "estrujar o apretar") es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo unadiferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.
Los materiales piezoeléctricos son cristalesnaturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este modo dipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas.
Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carácterpiezoeléctrico de forma natural (cuarzo, turmalina) y los llamados ferroeléctricos, que presentan propiedades piezoeléctricas tras ser sometidos a una polarización (tantalio de litio, nitrato de litio, berlinita en forma de materiales monocristalinos y cerámicas o polímeros polares bajo forma de microcristales orientados).
Para que la materia presente la propiedad de la piezoelectricidad debecristalizar en sistemas que no tengan centro de simetría (que posean disimetría) y por lo tanto que tengan un eje polar. De las 32 clases cristalinas, 21 no tienen centro de simetría. Todas estas clases menos una tienen la propiedad piezoeléctrica en mayor o menor medida. Los gases, los líquidos y los sólidos con simetría no poseen piezoelectricidad.
Si se ejerce una presión en los extremos del ejepolar, se produce polarización: un flujo de electrones va hacia un extremo y produce en él una carga negativa, mientras que en el extremo opuesto se induce una carga positiva.
El alto voltaje obtenido, que es necesario para que salte la chispa, es mayor si se utilizan láminas de cristal estrechas y de gran superficie. Las láminas estrechas se cortan de manera que el eje polar cruce perpendicularmentea dichas caras. La corriente generada es proporcional al área de la placa y a la rapidez de la variación de la presión aplicada perpendicularmente a la superficie de la placa (dF/ dt es la rapidez del clic-clac).
Otra aplicación importante de la piezoelectricidad es la que resulta por cumplirse la propiedad inversa:
Si sometemos la placa de material piezoeléctrico a una tensión variable, secomprime y se relaja oscilando a los impulsos de una señal eléctrica.
Si esta placa está en contacto con un fluido le transmite sus vibraciones y produce ultrasonidos.
La primera aplicación práctica de la piezoelectricidad, que surge de la cualidad de transformar una señal mecánica (la presión) en una señal eléctrica (corriente eléctrica ), es la del sónar.
Al final de la Primera guerra mundial sedescubrió que las ondas sonoras producidas por los submarinos podían ser detectadas por un trozo de cuarzo sumergido en el agua, en el que se medían las corrientes generadas pudiéndose detectar de qué dirección venía el sonido.
El sonar consta de una sonda (piezoeléctrico) que es un transductor, es decir, funciona con la siguiente sucesión de eventos:
1. Emite vibraciones que producen ondas...