двигатели
станции
С повышением КПД механизмов увеличивается количество параметров, которые необходимо контролировать, системы управления становятся сложнее и "умнее", что тоже вносит свой вклад в увеличение количества контролируемых параметров. Для обеспечения контроля требуются различные датчики, в том числе высокотемпературные датчики на прямом пьезоэффекте. Датчики, работающие на пьезоэлектрическом эффекте, способны преобразовывать механическую энергию в электрическую и наоборот. На основе пьезоэлектрического эффекта создаются датчики давления, вибрации, датчики температурных градиентов, жёсткого ионизирующего излучения. Характеристику и работу таких датчиков определяют пьезоэлектрический модуль (характеристика направления пьезоактивности) и коэффициент электромеханической связи (энергетическая характеристика преобразования). В качестве материала пьезоэлемента датчика традиционно используют кварц, танталат лития, ниобат лития или пьезокерамику. Но так как многие возможные применения пьезоэлектрических датчиков выходят за рамки применения в условиях определенных регламентом температур от -65 до 200°С или давлений от 86 до 106 кПа, например, датчик давления для оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания должен находиться в непосредственной близости от камеры сгорания, где происходят изменения температуры от 300 до 3000°С и изменения давления от 0,8 до 6 МПа. Поэтому необходимо использовать датчик, который минимально подвержен влиянию изменений температуры и давления на его характеристики. Традиционным материалом для создания датчиков, работающих на пьезоэлектрическом эффекте, является высокотермостабильный и высокодобротный кварц. Кристалл кварца относится к классу симметрии 32, имеет малый коэффициент термического расширения, позволяет создавать резонаторы с большим диапазоном частот (от сотен герц до МГц). Однако существенными недостатками кварца являются относительно малое значение коэффициента электромеханической связи (КЭМС) и фазовый переход при температуре 573 oС с потерей пьезоэлектрических свойств.
На данный момент наиболее перспективными кристаллами для высокотемпературного применения являются кристаллы семейства лангасита. По сравнению с традиционными материалами (пьезокерамикой и кварцем), применяемыми в датчиках физических величин, монокристаллы семейства лангасита имеют ряд преимуществ: термостабильность пьезоэлектических характеристик, отсутствие пироэлектрического эффекта и отсутствие фазовых переходов до температуры плавления 1470°C. Эффективность применения кристаллов связана с высоким КЭМС, в 3-4 раза превышающим КЭМС кварца (ЛГС - 16%, ЛГТ - 30%), что позволяет создавать пьезоэлементы, работающие на прямом пьезоэффекте.
Компания Фомос-Материалс изготавливает чувствительные элементы из кристаллов семейства лангасита, способные работать при температуре до 900°С.