Seleksie van vibrasiemodus van piëso-elektriese keramiek-omskakelaar

 Die piëzo-elektriese keramiek vibreer onder die werking van 'n eksterne wisselende elektriese veld om ultrasoniese golwe op te wek. Die algemene vibrasiemodusse van piëzo-elektriese keramiek is strekvibrasie, buigvibrasie en skuifvibrasie. Die algemeen gebruikte teleskopiese vibrasiemodusse van piëzo-elektriese keramiekvibrators word verder verdeel in 'n lengtevibrasiemodus, 'n radiale vibrasiemodus en 'n diktevibrasiemodus. Die skyfdikte-vibrasiemodus word gewys. Die vibrator is in die vorm van 'n skyf, en die polarisasierigting en die toegepaste elektriese veld is albei parallel aan die dikterigting, en die vibrator vibreer in die dikterigting. Die fundamentele resonansiefrekwensie van hierdie vibrasiemodus is omgekeerd eweredig aan die dikte. Die toepaslike frekwensiereeks is 30 tot 100 kHz, en die relatiewe bandwydte is binne 1 tot 4 9/5.

As twee verleng Pzt-keramiek-hemisfeervelle van dieselfde dikte en gepolariseer word aan mekaar gebind, buigvibrasie kan gegenereer word wanneer 'n opwindende elektriese veld toegepas word om te veroorsaak dat een van die velle verleng word en die ander verkort word. Die twee keramiekplate wat gebind is, word in teenoorgestelde rigtings gepolariseer en in serie aan die kragtoevoer gekoppel; Figuur 3b toon die parallelle verbinding van twee keramiekplate met dieselfde polarisasierigting. In twee keramiekkleefvelle maak die elektriese veld net een van hulle opgewonde om buigvibrasie te genereer. Net so, buig twee piëzo-elektriese keramiek-omskakelblaaie op 'n dun metaalplaat of binding van 'n keramiekplaat aan 'n dun metaalplaat kan ook buigvibrasie veroorsaak. Die resonante frekwensie van die dikte buig vibrasie modus hou verband met die verhouding tussen die lengte z van die vel en die totale dikte t van die kleefvel. Onder hulle is IV 'n frekwensiekonstante. Die diktebuigingsvibrasiemodus is van toepassing op frekwensies wat wissel van 500 Hz tot 100 kHz. Die grootte van sulke vibrators is oor die algemeen (die breedte van die keramiekplaat) Z (6 ~ 10) met opleiding ≥ 3,5 t. Die dikte skuif vibrasie modus word gekenmerk deur die elektrode oppervlak parallel aan die polarisasie rigting, In die afwisselende elektriese veld genereer die piëzo-elektriese silinder komponent vel skuif vibrasie in die dikte rigting. Die dikteskuifmodus is makliker om opgewonde te wees en word hoofsaaklik in die hoëfrekwensiereeks van 10 tot 60 kHz gebruik, wat nie hier in detail beskryf sal word nie. In 'n ultrasoniese afstandmeter straal die piëso-elektriese transducer ultrasoniese golwe uit.

Dit word vereis dat die amplitude van die vibratorvibrasie groot is, daarom is dit verkieslik om die buigvibrasiemodus te gebruik. Terselfdertyd, omdat die akoestiese impedansie van piëzo-keramiekbakke uiters laag is, is dit onmoontlik vir 'n algemene piëso-elektriese materiaal om impedansiepassing daarmee te bereik, en daarom moet dit deur middel van 'n oorgangslaag gerealiseer word. Daar word gevind dat die piëzo-elektriese keramiekstuk aan die dun metaalstuk gebind is, en die piëzo-elektriese keramiek word gebruik as die opwekkingsbron om 'n buigvibrasiemodus te genereer, wat 'n groot amplitude en 'n klein akoestiese impedansie het, en kan akoestiese impedansie-passing met lug bereik. In die vorm van 'n keramiekplaat en 'n dun metaalplaatbindingstruktuur, kan die dun metaalplaat ook dien as 'n beskermende film om die piëzo-elektriese keramiek en elektrodes teen slytasie en skade te beskerm. Die materiaal kan gekies word uit 'n hoë-stabiliteit nikkel-chroom-titanium legering. Aangesien hoe dunner die metaalstuk is, hoe hoër is die klankdruk wederkerende transmissie, die metaalstuk is ontwerp om dun te wees, gewoonlik ongeveer 0,1 mm.

 Vibrator vorm en grootte

In 'n ultrasoniese afstandmeter moet die uitgesaaide ultrasoniese veld waaiervormig wees, en 'n reghoekige vibrator word as 'n golfbron beskou. 'n Reghoekige golfbron van lengte en breedte word vir suiervibrasie gebruik, en die longitudinale golfklankveld wat in die gasmedium uitgestraal word, is soortgelyk aan die skyfbron. Die hoofstraal van die piëzo-elektriese keramiekskyf is 'n vierhoekige piramide, wat 'n perspektief is van die rigtinggewende hooflob van die reghoekige golfbron.