اختيار وضع الاهتزاز لمحول الطاقة الخزفي الكهرضغطي

 ال يهتز السيراميك الكهرضغطي تحت تأثير مجال كهربائي خارجي متناوب لإثارة الموجات فوق الصوتية. أوضاع الاهتزاز الشائعة للسيراميك الكهرضغطي هي اهتزازات التمديد، واهتزازات الانحناء، واهتزازات القص. يتم تقسيم أوضاع الاهتزاز التلسكوبي شائعة الاستخدام للهزازات الخزفية الكهرضغطية إلى وضع اهتزاز الطول، ووضع الاهتزاز الشعاعي، ووضع الاهتزاز السميك. يتم عرض وضع اهتزاز سمك القرص. يكون الهزاز على شكل قرص، ويكون اتجاه الاستقطاب والمجال الكهربائي المطبق موازيين لاتجاه السمك، ويهتز الهزاز في اتجاه السمك. يتناسب تردد الرنين الأساسي لوضع الاهتزاز هذا عكسًا مع السُمك. نطاق التردد المطبق هو من 30 إلى 100 كيلو هرتز، وعرض النطاق النسبي يتراوح بين 1 إلى 4 9/5.

إذا كان اثنان ممدود يتم ربط صفائح نصف الكرة الخزفية Pzt بنفس السُمك والمستقطب معًا، ويمكن توليد اهتزاز الانحناء عند تطبيق مجال كهربائي مثير للتسبب في إطالة إحدى الصفائح وتقصير الأخرى. يتم استقطاب الصفائح الخزفية المرتبطة في اتجاهين متعاكسين ومتصلتين بمصدر الطاقة على التوالي؛ يوضح الشكل 3 ب الاتصال المتوازي لصفحتين من السيراميك بنفس اتجاه الاستقطاب. في لوحتين لاصقتين من السيراميك، يقوم المجال الكهربائي بإثارة واحدة منهما فقط لتوليد اهتزاز الانحناء. وبالمثل، الانحناء اثنين صفائح محول الطاقة الخزفية الكهرضغطية الموجودة على صفيحة معدنية رفيعة أو ربط صفيحة خزفية بصفيحة معدنية رقيقة يمكن أن تنتج أيضًا اهتزازًا منحنيًا. يرتبط تردد الرنين لوضع اهتزاز ثني السماكة بالعلاقة بين الطول z للورقة والسمك الإجمالي t للورقة اللاصقة. من بينها، IV هو ثابت التردد. ينطبق وضع اهتزاز ثني السماكة على ترددات تتراوح من 500 هرتز إلى 100 كيلو هرتز. حجم هذه الهزازات بشكل عام هو (عرض لوح السيراميك) Z (6 ~ 10) مع تدريب ≥ 3.5 طن. يتميز وضع اهتزاز القص بالسمك بأن سطح القطب الموازي لاتجاه الاستقطاب، في المجال الكهربائي المتناوب، تولد ورقة مكون الأسطوانة الكهرضغطية اهتزاز القص في اتجاه السمك. من الأسهل إثارة وضع قص السماكة ويستخدم بشكل أساسي في نطاق التردد العالي من 10 إلى 60 كيلو هرتز، والذي لن يتم وصفه بالتفصيل هنا. في جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية، يصدر محول الطاقة الكهرضغطية موجات فوق صوتية.

ويشترط أن تكون سعة اهتزاز الهزاز كبيرة، لذا يفضل استخدام وضع الاهتزاز المنحني. في الوقت نفسه، نظرًا لأن المعاوقة الصوتية للأوعية الخزفية الانضغاطية منخفضة للغاية، فمن المستحيل على مادة كهرضغطية عامة تحقيق مطابقة المعاوقة معها، وبالتالي يجب تحقيق ذلك عن طريق طبقة انتقالية. لقد وجد أن قطعة السيراميك الكهرضغطية مرتبطة بقطعة معدنية رفيعة، ويتم استخدام السيراميك الكهرضغطي كمصدر للإثارة لتوليد وضع اهتزاز منحني، له سعة كبيرة ومقاومة صوتية صغيرة، ويمكن أن يحقق مقاومة صوتية مطابقة للهواء. في شكل صفائح خزفية وهيكل ربط صفائح معدنية رفيعة، يمكن للصفائح المعدنية الرقيقة أيضًا أن تكون بمثابة طبقة واقية لحماية السيراميك الكهروضغطي والأقطاب الكهربائية من التآكل والتلف. يمكن اختيار المادة من سبائك النيكل والكروم والتيتانيوم عالية الثبات. نظرًا لأن القطعة المعدنية أرق، كلما زاد نفاذية ضغط الصوت الترددية، تم تصميم القطعة المعدنية لتكون رقيقة، بشكل عام حوالي 0.1 مم.

 شكل وحجم الهزاز

في جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية، يجب أن يكون مجال الموجات فوق الصوتية المرسل على شكل مروحة، ويعتبر الهزاز المستطيل بمثابة مصدر موجة. يتم استخدام مصدر موجة مستطيل الطول والعرض لاهتزاز المكبس، ومجال الصوت الموجي الطولي المشع في وسط الغاز يشبه مصدر القرص. الشعاع الرئيسي للقرص الخزفي الكهرضغطي هو هرم رباعي الزوايا، وهو منظر منظوري للفص الرئيسي الاتجاهي لمصدر الموجة المستطيل.