Sensor Piezoeléctrico

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
SENSOR PIZOELÉCTRICO,
SU IMPACTO Y APLICACIONES
INTRODUCCIÓN.
Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo que utiliza el efecto piezoeléctrico para medir presión, aceleración, tensióno fuerza; transformando las lecturas en señales eléctricas.
Los sensores piezoeléctricos son catalogados como herramientas versátiles para la medición de varios procesos. Son utilizados para garantías de calidad, procesos de control, investigación y desarrollo en diferentes campos industriales. Aunque el efecto piezoeléctrico fue descubierto por Curie en 1880, éste comenzó a ser implementado enlas aéreas sensoriales de la industria solamente a partir del año 1950. Desde entonces, el uso de este principio de medición se ha incrementado, ya que puede ser considerado como una tecnología madura gracias a su fácil manejo y su alto nivel de confiabilidad. Tiene aplicaciones en campos como la medicina, la industria aeroespacial y la instrumentación nuclear, así como pantallas táctiles deteléfonos celulares. En la industria automovilística, los elementos piezoeléctricos son utilizados para monitorear la combustión durante el desarrollo de motores de combustión interna
El ascenso de la tecnología piezoeléctrica está directamente relacionado a un conjunto de ventajas inherentes. A pesar de que los sensores piezoeléctricos son sistemas electromecánicos que reaccionan a la compresión, loselementos sensoriales muestran casi una deflexión nula. Por esta razón los sensores piezoeléctricos son tan precisos, tienen una frecuencia natural extremadamente alta y una excelente linealidad en amplio rango. Además, la tecnología piezoeléctrica es insensible a campos electromagnéticos y radiación, facilitando mediciones bajo condiciones adversas. Algunos materiales usados (especialmentefosfato de galio o turmalina), poseen un alto grado de sensibilidad incluso al ser expuestos a altas temperaturas, permitiendo que el sensor sea eficiente hasta temperaturas de 1000 °C. La turmalina también posee piroelectricidad; gracias a esta característica se genera una señal eléctrica cuando la temperatura del cristal es alterada. Este efecto es muy común en materiales piezocerámicos.
Unadesventaja de los sensores piezoeléctricos es que no se pueden usar para tomar mediciones de estática verdadera. Además las temperaturas elevadas causan una falla adicional en la resistencia interna y en la sensibilidad de la medición. El mayor efecto del efecto piezoeléctrico es que cuando aumenta significativamente la presión y la temperatura, la sensibilidad se reduce.
En la naturaleza también existenlos sensores piezoeléctricos. La smithsonita o carbonato de zinc son piezoeléctricos, y se cree que puede llegar comportarse como sensores biológicos de fuerza.
PROPIEDADES ELÉCTRICAS.
Un transductor eléctrico tiene una muy alta impedancia de salida de corriente contínua y puede ser modelado como una fuente proporcional de voltaje y como una red de filtro. El voltaje V en la fuente esdirectamente proporcional a la fuerz a, presión o tensión aplicada. La señal producida está relacionada con esta fuerza mecánica como si hubiera pasado a través de un circuito equivalente. Un modelo detallado incluye los efectos de laconstrucción mecánica del sensor y otras no idealidades. La inductancia Lm es causada gracias a la masa sísmica y la inercia del propio sensor. Ce es inversamente proporcional a la elasticidad mecánica del sensor. C0 representa la capacitancia estática del transductor , la cual es resultado de la inercia de una masa de tamaño infinito. Ri es la resistencia de la salida del aislamiento del elemento...