میکروفون پیزوالکتریک (Piezoelectric Microphone)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
میکروفون پیزوالکتریک (Piezoelectric Microphone) :
میکروفون پیزوالکتریک از مواد پیزوالکتریک (مانند کوارتز، سرامیک های PZT، یا پلیمر PVDF) برای تبدیل فشار صوت به سیگنال الکتریکی استفاده می کند. هنگامی که یک موج صوتی به ماده پیزوالکتریک فشار می آورد، آن را تغییر شکل می دهد و این تغییر شکل باعث ایجاد یک ولتاژ الکتریکی در دو سر ماده می شود (اثر پیزوالکتریک مستقیم). این میکروفون ها ساده، محکم و معمولا ارزان هستند، اما کیفیت صدای آنها به اندازه میکروفون های خازنی و دینامیک خوب نیست و پاسخ فرکانسی مسطحی ندارند.
ساختار: یک صفحه نازک از مواد پیزوالکتریک (معمولا به صورت یک تیرک یک سردرگیر یا یک دیافراگم) به عنوان عنصر حسگر عمل می کند. با برخورد موج صوتی، صفحه خم شده و ولتاژ تولید می کند. از آنجا که امپدانس خروجی این مواد بسیار بالاست، سیگنال باید توسط یک تقویت کننده با امپدانس بالا تقویت شود. میکروفون های پیزوالکتریک برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا و هزینه کم دارند، مناسب هستند، نه برای ضبط صدا با کیفیت بالا.
مزایا:
بسیار محکم و مقاوم در برابر شوک، رطوبت و گرد و غبار.
ساختار ساده و کم هزینه.
نیاز به منبع تغذیه ندارد (خودتوان - self-powered).
پهنای باند وسیع (می تواند فرکانس های بالا را تشخیص دهد).
معایب:
حساسیت پایین (نسبت به خازنی).
پاسخ فرکانسی غیرمسطح (معمولا در فرکانس های بالا حساسیت بیشتری دارد).
کیفیت صدای پایین برای کاربردهای صوتی.
\[ V = g \cdot P \cdot t \quad \text{(g ضریب ولتاژ پیزوالکتریک، P فشار، t ضخامت)} \]کاربردها: سنسورهای ضربه (آشکارساز ضربه)، هیدروفون ها (زیر آب)، سنسورهای ارتعاش با فرکانس بالا، میکروفون های تماسی (برای ضبط صدای سازها از طریق بدنه)، و در برخی اسباب بازی ها.
