Estos dispositivos utilizan las características piezoeléctricas de ciertos

cristales y materiales cerámicos para generar una señal eléctrica.

El denominado efecto piezoeléctrico fue descubierto por Pierre y Jacques Curie en 1880, cuando descubrieron que al aplicar presión a

un cristal de cuarzo se podía generar una carga eléctrica. Estudios

posteriores han revelado que existen unos 40 materiales cristalinos que

cumplen esta propiedad. Estos elementos eléctricos, son materiales

cristalinos que al deformarse físicamente por la acción de una presión, generan una señal eléctrica. La señal de respuesta varía en forma lineal

con la presión de entrada, son adecuados para medidas dinámicas ya

que son capaces de responder a frecuencias del orden de 1 MHz. Son

elementos pequeños de construcción robusta sin embargo son sensibles

a cambios de temperatura; requiere de amplificadores.

Hay dos tipos básicos de cristales; los naturales y los sintéticos, siendo estos

últimos “cristales” cerámicos de los que el titanato de bario fue el primero

con aplicaciones comerciales. Se descubrió que la adición de impurezas

controladas tales como el titanato de calcio, mejoraba alguna de las

características de los cristales. Esto dio como resultado que los cerámicos

sean utilizados con mayor frecuencia en la producción de transductores

piezoeléctricos.

Titanato

de

calcio

Los piezoeléctricos son dispositivos de alta impedancia, por esto

solo pueden suministrar corrientes muy pequeñas. Si la temperatura

es elevada lo suficiente, punto Curie, estos materiales pueden

perder sus propiedades. Debe notarse que una limitación de los

piezoeléctricos es que no tienen buena respuesta a la aplicación de una fuerza constante, pero su respuesta es adecuada para la

medición de fuerzas mecánicas cambiantes. Su respuesta en

frecuencia va desde unos pocos Hertz hasta el nivel de Mega Hertz.

Carga inducida

sobre el Cristal:

Q=d*F

F=Fuerza

D=Ctte

piezoeléctrica

Voltaje de Salida:

Eo=Se*h*(Q/d)

Debido a que solo puede medir cambios en la presión normalmente

este dispositivo es utilizado para medir la “fuerza de los golpes”, son los

sensores de los conocidos crash dummies, también, por su tamaño son

utilizados en pruebas para calzado y pequeños dispositivos que tengan

que ser sometidos a cierta presión.