Werksbeginsel van piëzo-elektriese keramiek-omskakelaar

Oorsig van piëzo-elektriese keramiek-omskakelaars

Piëso-elektriese keramiek-omskakelaar bestaan ​​uit piëzo-elektriese keramiekkristal en ligte en swaar twee metale. Na polarisasiebehandeling by 'n sekere temperatuur het dit piëso-elektriese effek. Piezo-elektriese keramiek ultrasoniese transducers het die navorsingsveld van mense vir 'n lang tyd betree. Dit is maklik om te vervaardig, het sterk beheerbaarheid, hoë sensitiwiteit en goeie elektromeganiese koppeling. Transduktors  is  ontwikkel gebaseer op piëzo-elektriese keramiek, insluitend krag-ultrasoniese omskakelaars en opsporing-ultrasoniese omskakelaars.

Ultrasoniese tegnologie is 'n wyd gebruikte nie-vernietigende toetstegnologie. Dit is gebaseer op akoestiese teorie en word deurlopend gebruik in die velde van elektronika, kommunikasie, medisyne, biologie en fisika. In moderne opsporingstegnologie kry omvormers wat met behulp van ultraklanktegnologie ontwikkel is, al hoe meer aandag vanweë hul hoë sensitiwiteit en hoë akkuraatheid.

Algemeen gebruikte omskakelaars in die inspeksieproses is piëzo-ring-omskakelaars, mag netostriktiewe omskakelaars, elektromagnetiese akoestiese omskakelaars en laser-omskakelaars. Die mees algemene gebruik is die piëzo-elektriese omskakelaar, sy kernkomponent is die piëzo-elektriese skyfie. Die piëso-elektriese wafer kan vervorm word deur die druk, wat lei tot polarisasie van die wafer self, en positiewe en negatiewe gebonde ladings verskyn op die oppervlak van die wafer. Hierdie effek is 'n piëso-elektriese effek. Boonop is die piëso-elektriese effek omkeerbaar, dit wil sê dit vervorm wanneer 'n spanning op die wafer toegepas word. In die opsporingsproses kan die ultrasoniese sensor ultrasoniese golwe genereer deur die omgekeerde piëso-elektriese effek te gebruik, en die piëso-elektriese effek te gebruik om die doel van die ontvangs van ultrasoniese golwe te bereik. Piezo-elektriese keramiek ultrasoniese transducers het die navorsingsveld van mense vir 'n lang tyd betree. Dit is maklik om te vervaardig, het sterk beheerbaarheid, hoë sensitiwiteit en goeie elektromeganiese koppeling. Omvormers wat op piëso-elektriese keramiek ontwikkel is, sluit krag-ultrasoniese omskakelaars en opsporings-ultrasoniese omskakelaars in.

Werksbeginsel van piëzo-elektriese keramiek-omskakelaar

Die beginsel van piëso-elektriese keramiek-omskakelaars is dat wanneer druk of spanning op die toegepas word pzt- keramiek  , ladings van teenoorgestelde polariteite aan beide kante van die keramiek gegenereer word, en stroom word deur die stroombaan gegenereer. Hierdie effek word die piëso-elektriese effek genoem. As 'n transducer gemaak van hierdie piëso-elektriese keramiek in water geplaas word, sal ladings onder die werking van klankgolwe aan beide kante van die transducer geïnduseer word, wat 'n akoestiese golf ontvanger is. Daarbenewens is die piëzo-elektriese effek omkeerbaar. As 'n afwisselende elektriese veld op die piëzo-elektriese keramiekplaat toegepas word, sal die piëzo- keramiekplaat van tyd tot tyd dunner en dikker word, en terselfdertyd vibrasie genereer en klankgolwe uitstraal. Daarom is die probleem van die ultrasoniese sender opgelos.

Daar is twee tipes van piëzokeramiese ringkomponente  mag netostriktiewe metaal en piëzo-elektriese keramiek. Die doel van hierdie artikel is om transducers te ontwerp vir hoë-krag meganiese ultrasoniese bewerking, dus word slegs piëso-elektriese keramiek-omskakelaars bespreek. As 'n soort energie-oordragnetwerk het piëzo-elektriese keramiek-omskakelaar die probleem van energie-omskakelingsdoeltreffendheid. Die omskakelingsdoeltreffendheid hou verband met die keuse van omskakelaarmateriaal, vibrasievorm, struktuur van meganiese vibrasiestelsel (insluitend ondersteuningsmeganisme) en bedryfsfrekwensie. Daarom, in die ontwerp van ultrasoniese transduktors, moet verskeie faktore in ag geneem word, soos akoestiese impedansie, frekwensierespons, impedansie-passing, akoestiese struktuur, vibrasiemodus en omskakelingsmateriale, asook hoe om hierdie faktore te ontwerp en te koördineer om die beste waarde vir elektro-akoestiese omskakeling te verkry.

Piëso-elektriese keramiek-omskakelaar is 'n elektroniese keramiekmateriaal met piëso-elektriese eienskappe. Die belangrikste verskil van 'n tipiese piëzo-elektriese kwartskristal wat nie ferro-elektriese komponente bevat nie, is dat die kristalfases wat die hoofkomponente daarvan vorm ferro-elektriese kristalkorrels is. Omdat piëzo -keramiek polikristallyne aggregate met ewekansige georiënteerde korrels is, is die spontane polarisasievektor van elke ferro-elektriese korrel ook gedisoriënteerd. Ten einde die piëzo- keramiek s makro-piezo-elektriese eienskappe te vertoon, moet die piëzo-elektriese keramiek in 'n sterk GS elektriese veld gepolariseer word na afvuur, en die eindvlak word aan veelvuldige elektrodes onderwerp, sodat die polarisasievektor van die oorspronklike wanorde-oriëntasie verkieslik in die rigting van die elektriese veld georiënteer is. Na die polarisasiebehandeling sal die piëzo-elektriese keramiek 'n sekere makro-residu-polarisasie-intensiteit handhaaf, sodat die keramiek 'n sekere druk het.

Toepassing van piëzo-elektriese keramiek-omskakelaar

As gevolg van die nie-kontak voordele van ultrasoniese tegnologie, probeer om aansoek te doen piëzo-elektriese keramiek ultrasoniese transducers na die vloeistof konsentrasie opsporing stelsel. Die skyfie in die stelsel gebruik Spartan 3E-reeks FPGA. Die piëso-elektriese keramiek-omskakelaar speel 'n belangrike rol in die oordrag en ontvangs van seine. Die ultrasoniese sein van 'n sekere frekwensie en amplitude wat deur die transducer gegenereer word, word deur die oordragkring in die vloeistof gedryf. Nadat die sein deur die vloeistof verswak is, kan die sein met vloeistofkonsentrasie-inligting vanaf die ontvangende transducer ontvang word. Deur die ontleding van die klankdempingsmetode word die benaderde konsentrasie van die vloeistof effektief verkry. Die sagteware-ontwerp van die stelsel sluit die hoofprogram, ultrasoniese meetprogram, polsbeheerprogram, pols-sender-ontvangerprogram, ADC-verkrygingsbeheerprogram en klok- en alarmprogram in.

In die eksperiment kan die statiese vloeistof eers gemeet word, die ultrasoniese verswakkingsmetode word gebruik om die sein wat by die ontvangkant ingesamel is te ontleed, die koevert word verwerk en die konsentrasie-inligting word verkry deur die seinvoortplantingspad (pypdeursnee) te kombineer. Dan word die dinamiese meting van die dinamiese vloeistof uitgevoer, en die seinvoortplantingspad moet die vloeisnelheid van die vloeistof in ag neem om die benaderde pad te bereken.