莫斯科國(guó)立鋼鐵合金學(xué)院研制出新型振動(dòng)傳感器

　　據(jù)俄羅斯科學(xué)網(wǎng)站2月24日?qǐng)?bào)道，國(guó)立研究型技術(shù)大學(xué)莫斯科國(guó)立鋼鐵合金學(xué)院研究人員研制了一種新型振動(dòng)傳感器，用于建筑物和橋梁狀態(tài)診斷儀器以及航天器。傳感器使用無(wú)鉛鈮酸鋰（LiNbO3）晶體。研究成果發(fā)表在《Sensors》雜志上。

　　鈮酸鋰晶體比振動(dòng)傳感器制造商目前使用的鋯—鈦酸鉛陶瓷穩(wěn)定得多。向新材料的過(guò)渡將使制造商能夠遵守歐盟關(guān)于逐漸禁止鉛的指令RoHS。

　　該校半導(dǎo)體和電介質(zhì)材料教研室研究員伊林·庫(kù)巴索夫指出，振動(dòng)傳感器可用于建筑物和橋梁狀況的診斷設(shè)備，用于檢測(cè)任何危險(xiǎn)的振動(dòng)，以便及時(shí)采取行動(dòng)，疏散人員。它們還可以用于航天器和安全系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)家領(lǐng)土邊界的完全控制。

　　振動(dòng)傳感器的工作原理基于壓電效應(yīng)——壓電元件在施加振動(dòng)時(shí)變形并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。到目前為止，傳感器制造商在使用鋯——鈦酸鉛陶瓷基的壓電元件時(shí)遇到了許多問(wèn)題，這種壓電元件毒性極大并且在溫度變化時(shí)失去靈敏度。研究人員認(rèn)為，現(xiàn)在所有這些問(wèn)題都得到了徹底解決，因?yàn)殁壦徜嚥幌皲啞佀徙U陶瓷含有細(xì)顆粒。此外，鈮酸鋰的性能在寬溫度范圍內(nèi)都很穩(wěn)定。

　　鈮酸鋰自20世紀(jì)中葉以來(lái)就已為人所知，并廣泛用于激光光學(xué)，但很少有人嘗試在振動(dòng)傳感器中使用它，因?yàn)樗膲弘娦阅芟喈?dāng)弱（比鋯—鈦酸鉛陶瓷大約差10倍）。莫斯科國(guó)立鋼鐵合金學(xué)院的專家們能使高鈮酸鋰內(nèi)部形成了所謂的“雙域結(jié)構(gòu)”，從而能夠提高其對(duì)外部振動(dòng)的敏感性。基于單晶壓電傳感器的新型傳感器的開發(fā)將使這些產(chǎn)品的靈敏度至少增加到10-6g，并且還顯著擴(kuò)大了工作溫度的范圍。