机电换能器：工作原理、类型及其应用
换能器是一种用于将能量从一种形式转换为另一种形式的电子设备。通常，换能器将一种形式的能量信号改变为另一种形式能量信号。换能器的例子有：；麦克风、太阳能电池、白炽灯。。。
换能器是一种用于将能量从一种形式转换为另一种形式的电子设备。通常，换能器将一种形式的能量信号改变为另一种形式能量信号。换能器的例子有：；麦克风、太阳能电池、白炽灯泡、电动机等。这些设备经常用于将电信号转换为其他物理量，如力、能量、光、扭矩、位置、运动等。有不同类型的换能器，如电流、压力、磁场、热电偶、压电、应变仪、互感器，和机电转换器。本文讨论了机电转换器–使用应用程序。
什么是机电换能器？
机电换能器是一种用于将电信号转换为声波（如在扬声器中）或将声波转换为电信号（如在麦克风中）的设备。换句话说，将机械运动转换为电信号的装置是已知的机电转换器机电换能器的例子有：；扬声器、压电换能器、麦克风和永磁仪器的测量机构。
机电式变送器工作原理
机电换能器只是通过将机械运动改变为电流或电压的变化来工作，反之亦然。这些传感器主要用作自动控制系统中的激活机构，也用作测量和自动化技术中的机械运动传感器。可以根据转换原理对这些换能器进行分类，转换原理可用作电磁、电阻、磁电、静电类型，也可用作模拟和数字类型等o/p信号类型。
这些类型的换能器根据其静态和动态特性、灵敏度E=Δy/Δx、静态信号误差、o/p信号的工作频率范围和静态转换误差进行估计。
机电转换器图
用于实现Capography技术的机电转换器如下所示。对二氧化碳呼气的研究被称为二氧化碳测量。下图中的机电换能器有一个红外光源，可产生2至16µm范围的广谱辐射。用于capography的红外辐射源应具有均匀的发射率、高辐照度、光谱均匀性和大的辐射面积。从实际来源来看，与发射率最高的理想黑体相比，辐射总是很低。
石英钨卤素灯热丝只需提供强大的近红外输出。在上图中，宽带红外线通过红外滤光片，然后以0.07μm的带宽传输二氧化碳最大吸收波长的光，如4.26µm。在低频率下，光线通过旋转的斩波轮进行采样。一旦这个轮子转动，它们的re就是红外光在整个样品室中传输的位置&辐射通过呼出空气中的可用CO2分子吸收。
在第二个位置，红外光透射整个样品和参考室。在这里，参考室是用二氧化碳密封的。在其余位置，没有灯光穿过转轮。透过整个轮子的辐射并没有被二氧化碳分子吸收，只是被光电探测器（通常是GeAs光电二极管）收集。
脉冲光电二极管o/p电流频率相当于采样，其振幅通过传输辐射量进行调整。对振荡信号强度进行处理以决定患者呼吸中CO2的浓度。因此，通过实时使用二氧化碳描记技术，卫生保健提供者可以监测患者的通气状态以及潜在的呼吸并发症。
机电式传感器类型
下面将讨论不同类型的机电换能器。
线性可变差动变压器
LVDT是一种机电转换器，用于将机械连接的物体的直线运动转换为可变电压、电流或电信号。请参阅此链接以了解有关LVDT的更多信息。
请参阅此链接以了解有关LVDT的更多信息。
弹性体传感器
弹性体换能器是用于将电能转换为机械能的机电换能器。优化这些换能器的聚合物结构主要取决于电介质的性质。优化后的构件由有机硅Q、聚二甲基硅氧烷PDMS和半结晶聚氨酯PUR组成。因此，半结晶聚氨酯主要是优选的，因为它的介电常数在3到10之间，离子电导率高，特别是在高温下。聚二甲基硅氧烷的介电常数范围相对较低，为2.5至3，并且硅氧烷Q类似于半结晶聚氨酯，尽管其具有较低的玻璃化转变温度。
压电纳米发电机
压电纳米发电机是一种机电换能器，用于使用压电ZnO纳米线将能量从机械转换为电能，该纳米线可以通过小的物理运动激活，并在大的频率范围内工作。它们被用于创新的医疗保健应用，因为它们的简单实现、自供电性质和高效的能量转换，如电刺激疗法，在主动检测和人体生物力学能量收集领域，将能量传递到身体设备之上。
介电弹性体
电介质弹性体（DEs）是一种机电换能器，用于将电能转换为机械能。这些弹性体有两种工作模式，如执行器和通用模式。在致动器模式下，它将能量从电能转换为机械能，而在一般模式下，则将能量从机械能转换为电能。这些都是产生大应变的智能材料系统。这些属于电活性聚合物组。这些具有高弹性能量密度，重量轻。
优点和缺点
这个机电换能器的优点下文将对此进行讨论。
- 该传感器输出可以通过传输和处理方便地用于测量目的。
- 电气系统的控制范围非常小。
- 这些换能器将减少摩擦效应以及其他机械非线性。
- 由于集成电路技术，许多系统结构紧凑、便携且重量轻。
- 不存在机械故障的可能性。
- 可以减少质量惯性问题。
- 无机械磨损。
这个机电换能器的缺点下文将对此进行讨论。
- 这种转换器价格昂贵。
- 在电路设计时，应考虑参数的老化效应和有源元件漂移。因此，这将使设计变得复杂。
应用
这个机电式传感器的应用下文将对此进行讨论。
- 机电换能器用于将电信号改变为声波或将声波改变为电信号。
- 该转换器将物理运动转换为o/p电压，振幅和相位与位置成比例。
- 这个转换器接收来自电气系统的波，并将其传输到机械系统。
- 这些用于测量振动。
- 这用于提供与角位移的输入成比例的线性输出。
- 像RVDT这样的机电换能器主要用于测量角位移。
- 该设备通过移动部件将信号从电气转换为机械或物理o/p。
- 这种类型的转换器主要用于更换固定喷嘴挡板伺服龙头内的扭矩电机。
- RVDT机电转换器将机械连接的物体的直线运动转换为等效电信号。
机电转换器和电化学转换器之间的区别是什么？
机电换能器是将电信号改变为声波或者将声波改变为电信号的装置。电化学换能器用于以电信号的形式报告变化，该电信号与分析物浓度成正比。
如何为特定应用选择合适的机电换能器？
在选择机电换能器时，需要考虑许多参数，如工作范围、精度、工作原理、灵敏度、负载效应、环境兼容性等。
机电换能器可以在危险环境中使用吗？
当机电换能器与危险环境中的任何设备电气连接时，应通过连接串联使用电气安全屏障。
如何校准机电换能器？
机械换能器必须在其整个使用期内进行校准，因为该换能器的灵敏度会根据用途和施加在其制造材料上的应力而变化。因此，使用互易方法来校准机电换能器，该方法描述了该技术的原理及其在校准机电换能器时的应用。
机电换能器常见的故障排除技巧有哪些？
- 故障排除用于检查转换器是否与电压表一起工作。将该传感器连接到电压表上，并通过适当的激励电压激励传感器。之后，测量传感器在无负载情况下的输出电压。
- 确保负载和压力是否恒定。
- 验证励磁电源的稳定性。
- 通过电压表检查毫伏o/p。
- 确保有RFI或EMI干扰。
因此，这是机电换能器的概述——工作原理、类型、优点、缺点和应用。从电气系统接收波并将其传输到机械系统的换能器也被称为电磁换能器。这里有一个问题要问你，什么是换能器？