Selección de modo de vibración de transductor cerámico piezoeléctrico.

loscerámica piezoeléctricavibra bajo la acción de un campo eléctrico alterno externo para excitar las ondas ultrasónicas. Los modos de vibración comunes de cerámica piezoeléctrica están estirando la vibración, la vibración de flexión y la vibración de cizallamiento. Los modos de vibración telescópica comúnmente utilizados de los vibradores cerámicos piezoeléctricos se dividen en un modo de vibración de longitud, un modo de vibración radial y un modo de vibración de grosor. Se muestra el modo de vibración del grosor del disco. El vibrador está en forma de disco, y la dirección de polarización y el campo eléctrico aplicado son paralelas a la dirección del grosor, y el vibrador vibra en la dirección del grosor. La frecuencia de resonancia fundamental de este modo de vibración es inversamente proporcional al grosor. El rango de frecuencia aplicable es de 30 a 100 kHz, y el ancho de banda relativo está dentro de 1 a 4 9/5.

Si dos alargadosHemisferio cerámico PZTLas hojas del mismo espesor y polarizadas se unen juntas, la vibración de flexión se puede generar cuando se aplica un campo eléctrico emocionante para hacer que una de las hojas se alargue y la otra se acorte. Las dos hojas de cerámica que están unidas se polarizan en direcciones opuestas y están conectadas a la fuente de alimentación en serie; La Figura 3B muestra la conexión paralela de dos hojas de cerámica con la misma dirección de polarización. En dos hojas de adhesivo de cerámica, el campo eléctrico solo excita a uno de ellos para generar vibraciones de flexión. Del mismo modo, doblando dosTransductor de cerámica piezoeléctricoLas hojas en una lámina de metal delgada o unir una lámina de cerámica a una hoja de metal delgada también pueden producir vibraciones de flexión. La frecuencia resonante del modo de vibración de doblado de espesor está relacionado con la relación entre la longitud Z de la hoja y el grosor total de la hoja adhesiva. Entre ellos, IV es una constante de frecuencia. El modo de vibración de flexión de espesor se aplica a frecuencias que van desde 500 Hz hasta 100 kHz. El tamaño de tales vibradores es generalmente (el ancho de la hoja de cerámica) z (6 ~ 10) W entrenamiento ≥ 3.5 t. El modo de vibración de cizallamiento de espesor se caracteriza por la superficie del electrodo en paralelo a la dirección de polarización, en el campo eléctrico alterno, la lámina de componentes de cilindro piezoeléctrico genera vibración de cizallamiento en la dirección del grosor. El modo de cizallamiento de espesor es más fácil de emocionarse y se usa principalmente en el rango de alta frecuencia de 10 a 60 kHz, lo que no se describirá en detalle aquí. En un buscador de rango ultrasónico, el transductor piezoeléctrico emite ondas ultrasónicas.

Se requiere que la amplitud de la vibración del vibrador sea grande, por lo que es preferible usar el modo de vibración de flexión. Al mismo tiempo, debido a que la impedancia acústica de los cuencos de cerámica piezo es extremadamente baja, es imposible que un material piezoeléctrico general logre la impedancia que coincida con ella y, por lo tanto, debe realizarse por medio de una capa de transición. Se encuentra que la pieza cerámica piezoeléctrica está unida a la pieza delgada de metal, y la cerámica piezoeléctrica se utiliza como fuente de excitación para generar un modo de vibración de flexión, que tiene una amplitud grande y una pequeña impedancia acústica, y puede lograr una coincidencia de impedancia acústica. con aire. En forma de una hoja de cerámica y una estructura de unión de la hoja de metal delgada, la lámina de metal delgada también puede servir como una película protectora para proteger las cerámicas piezoeléctricas y los electrodos del desgaste y el daño. El material se puede seleccionar de la aleación de níquel-cromo-titanio de alta estabilidad. Dado que el más delgado es la pieza de metal, mayor es la transmitancia alternativa a presión de sonido, la pieza de metal está diseñada para ser delgada, generalmente de aproximadamente 0,1 mm.

Forma y tamaño del vibrador

En un buscador de rango ultrasónico, se requiere que el campo ultrasónico transmitido sea en forma de ventilador, y se considera un vibrador rectangular como fuente de onda. Una fuente de onda rectangular de longitud y ancho se usa para la vibración del pistón, y el campo de sonido de onda longitudinal radiada en el medio de gas es similar a la fuente del disco. El haz principal del disco cerámico piezoeléctrico es una pirámide cuadrangular, que es una vista en perspectiva del lóbulo principal direccional de la fuente de onda rectangular.