Разработка выполнена учеными Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС», Москва). Вместо пьезоэлемента на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС), теряющего чувствительность при изменении температурного режима, использован кристалл ниобата лития.
Как поясняют разработчики, принцип работы датчиков вибрации основан на пьезоэлектрическом эффекте – пьезоэлемент деформируется при приложении к нему вибрации и отправляет электрический сигнал, который затем обрабатывается и анализируется специальной аппаратурой. До сих пор производители датчиков сталкивались с рядом проблем в связи с использованием пьезоэлемента на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС). Теперь эти проблемы решаемы, так как ниобат лития (LiNbO3) – монокристаллический материал, то есть, не содержит мелких зерен, как ЦТС-керамика, а его свойства стабильны в очень широком диапазоне температур.
Ранее ниобат лития использовался для лазерной оптики, но имел пьезоэлектрические свойства, в разы худшие, чем ЦТС. Российские ученые смогли повысить чувствительность материала к внешним вибрациям за счет формирования в нем так называемой «бидоменной структуры», разработав и запатентовав оригинальную технологию. При этом себестоимость изготовления удалось сделать практически сопоставимой с массово применяемым сегодня цирконатом-титанатом свинца.
Для чего нужны датчики вибрации? Их используют в устройствах диагностики состояния зданий и мостов для обнаружения любых опасных вибраций и проведения своевременной эвакуации людей. Также датчики можно применять в космических аппаратах и в системах охраны.
Источник: