Beginsel en Materiaal Klassifikasie van Ultrasoniese Piëso-elektriese Keramiese Transducer

Die beginsel van die piëzo-elektriese effek van 'n ultrasoniese piëso-elektriese keramiekplaat is dat as druk op 'n piëzo-elektriese materiaal toegepas word, dit 'n potensiaalverskil sal genereer (genoem die positiewe piëso-elektriese effek), en as 'n spanning toegepas word, sal dit meganiese spanning genereer (genoem die inverse piëso-elektriese effek). piëzokeramiese elemente ring ). As die druk hoëfrekwensievibrasie is, sal hoëfrekwensiestroom gegenereer word. Wanneer 'n hoëfrekwensie elektriese sein op 'n piëso-elektriese keramiek toegepas word, word 'n hoëfrekwensie akoestiese sein (meganiese vibrasie) gegenereer, wat ons gewoonlik 'n ultrasoniese sein noem. Met ander woorde, piëso-elektriese keramiek het die funksie van omskakeling en omgekeerde omskakeling tussen meganiese energie en elektriese energie. Hierdie onderlinge verhouding is baie interessant.

Dit is verdeel in piëzo-elektriese keramiekkristalle en ultrasoniese piëzokeramiese elemente . Piëzo-elektriese kristalle verwys gewoonlik na piëzo-elektriese enkelkristalle, en piëzo-elektriese keramiek verwys gewoonlik na piëzo-elektriese polikristalle. Piëso-elektriese keramiek is 'n tipe polikristalle wat gevorm word deur hoë-temperatuur grondstowwe met die nodige komponente te meng, giet en sinter, sowel as onreëlmatige fyn deeltjies wat verkry word deur vastefase reaksie en sintering tussen deeltjies. Piëzo-keramiekplate met piëzo-elektriese eienskappe word piëzo-elektriese keramiek genoem, wat eintlik ferro-elektriese piëzo-keramiek is. Die korrels van hierdie piëzokeramiek het ferro-elektriese domeine. Die ferro-elektriese domeine is saamgestel uit 180 domeine met anti-parallelle spontane polarisasie rigtings en 90 domeine met loodregte spontane polarisasie rigtings. Onder die toestand van kunsmatige polarisasie (toepassing van verbeterde GS elektriese veld), is hierdie domeine perfek in lyn gebring in die rigting van die eksterne elektriese veld, en die oorblywende polarisasie sterkte word gehandhaaf nadat die eksterne elektriese veld verwyder is, sodat hulle makroskopiese piëso-elektriese eienskappe het. Byvoorbeeld, bariumtitanaat Bt, loodsirkonaattitanaat PZT, gemodifiseerde loodsirkonaattitanaat, loodmetaniobaat, litiumloodniobaatbarium pbln, gemodifiseerde loodtitanaat pt, en dies meer. Die suksesvolle ontwikkeling van hierdie PZT-materiaal het die verbetering en verbetering van die werkverrigting van verskeie piëzo-elektriese toestelle van akoestiese ultrasoniese transducers en piëzo-elektriese sensors bevorder.

Die piëzo-elektriese effek van die ultrasoniese piëzo-elektriese keramiekplaat beteken dat die struktuur van sommige enkele piëzo- kristalmateriale asimmetriese eienskappe het. Wanneer hierdie PZT-materiale aan toegepaste spanning en vervorming onderwerp word, sal veranderinge (vervorming) in die interne traliestruktuur die oorspronklikheid van die elektriese neutraliteit vernietig. Die makroskopiese toestand genereer 'n gepolariseerde elektriese veld (polarisasie), en die gegenereerde elektriese veld (polarisasie-intensiteit) is eweredig aan die grootte van die vervorming. Hierdie verskynsel word die positiewe piëso-elektriese effek genoem, wat deur die Curie-broers in 1880 ontdek is. Later, in 1881, is verder ontdek dat hierdie enkelkristalmateriaal ook 'n omgekeerde piëso-elektriese effek het. Wanneer 'n materiaal met 'n positiewe piëso-elektriese effek aan 'n eksterne elektriese veld onderwerp word, sal spanning en vervorming gegenereer word, en die vervorming is eweredig aan die grootte van die eksterne elektriese veld. Piëso-elektriese effek is 'n kenmerk van kristalstruktuur, wat verband hou met die asimmetrie van die kristalstruktuur, en die grootte en aard van die piëzo-elektriese effek hou verband met die rigting van die toegepaste spanning of elektriese veld relatief tot die kristal-as. Daar is 'n verskeidenheid enkele PZT hoëkrag piëzo keramiek kristal materiale met piëzo-elektriese effekte, soos natuurlike kwarts (SiO 2) kristalle en kunsmatige enkelkristal materiale, soos litiumsulfaat (Li2SO4), litium niobaat (LiNbO3), en dies meer.