Выбар рэжыму вібрацыі п'езаэлектрычнага керамічнага пераўтваральніка

 The п'езаэлектрычная кераміка вібруе пад дзеяннем знешняга пераменнага электрычнага поля для ўзбуджэння ультрагукавых хваль. Агульнымі рэжымамі вібрацыі п'езаэлектрычнай керамікі з'яўляюцца вібрацыя расцягвання, вібрацыя выгібу і вібрацыя зруху. Звычайна выкарыстоўваюцца рэжымы тэлескапічнай вібрацыі п'езаэлектрычных керамічных вібратараў далей падзяляюцца на рэжым вібрацыі па даўжыні, рэжым вібрацыі па радыяльнай лініі і рэжым вібрацыі па таўшчыні. Паказваецца рэжым вібрацыі таўшчыні дыска. Вібратар мае форму дыска, і кірунак палярызацыі, і прыкладзенае электрычнае поле паралельныя кірунку таўшчыні, і вібратар вібруе ў кірунку таўшчыні. Асноўная рэзанансная частата гэтага рэжыму вібрацыі зваротна прапарцыйная таўшчыні. Прыдатны дыяпазон частот ад 30 да 100 кГц, а адносная паласа частот - ад 1 да 4 9/5.

Калі два падоўжаных Керамічныя паўсферы Pzt аднолькавай таўшчыні і палярызаваныя лісты злучаны разам, пры выгіне могуць узнікаць вібрацыі, калі прымяняецца ўзбуджальнае электрычнае поле, якое прымушае адзін з лістоў падаўжацца, а другі - скарачацца. Два злучаных керамічных ліста палярызаваны ў процілеглых напрамках і паслядоўна падключаны да крыніцы харчавання; На малюнку 3b паказана паралельнае злучэнне двух керамічных лістоў з аднолькавым напрамкам палярызацыі. У двух керамічных клейкіх лістах электрычнае поле ўзбуджае толькі адзін з іх, ствараючы вібрацыю пры выгіне. Сапраўды гэтак жа згінаючы два п'езаэлектрычны керамічны пераўтваральнік лістоў на тонкім металічным лісце або склейванне керамічнага ліста з тонкім металічным лістом можа таксама выклікаць выгібную вібрацыю. Рэзанансная частата рэжыму вібрацыі пры выгібе таўшчыні звязана з залежнасцю паміж даўжынёй z ліста і агульнай таўшчынёй t клейкага ліста. Сярод іх IV - канстанта частоты. Рэжым вібрацыі пры выгібе таўшчыні прымяняецца да частот у дыяпазоне ад 500 Гц да 100 кГц. Памер такіх вібратараў звычайна складае (шырыня керамічнага ліста) Z (6 ~ 10) пры навучанні ≥ 3,5 т. Рэжым вібрацыі зруху па таўшчыні характарызуецца тым, што паверхня электрода паралельна напрамку палярызацыі. У пераменным электрычным полі ліст кампанента п'езаэлектрычнага цыліндру стварае вібрацыю зруху ў напрамку таўшчыні. Рэжым зруху па таўшчыні лягчэй узбуджаць, і ён у асноўным выкарыстоўваецца ў дыяпазоне высокіх частот ад 10 да 60 кГц, які не будзе апісвацца тут падрабязна. У ультрагукавым далямеры п'езаэлектрычны пераўтваральнік выпраменьвае ультрагукавыя хвалі.

Патрабуецца, каб амплітуда вібрацыі вібратара была вялікай, таму пераважней выкарыстоўваць рэжым вібрацыі на выгін. У той жа час, паколькі акустычны супраціў п'езакерамічных чараў надзвычай нізкі, для агульнага п'езаэлектрычнага матэрыялу немагчыма дасягнуць супастаўлення імпедансу, і таму гэта павінна быць рэалізавана з дапамогай пераходнага пласта. Выяўлена, што п'езаэлектрычная кераміка злучана з тонкім металічным кавалкам, і п'езаэлектрычная кераміка выкарыстоўваецца ў якасці крыніцы ўзбуджэння для генерацыі рэжыму выгібнай вібрацыі, які мае вялікую амплітуду і малы акустычны імпеданс, і можа дасягнуць супадзення акустычнага імпедансу з паветрам. У выглядзе керамічнага ліста і злучальнай структуры з тонкага металічнага ліста тонкі металічны ліст таксама можа служыць ахоўнай плёнкай для абароны п'езаэлектрычнай керамікі і электродаў ад зносу і пашкоджанняў. Матэрыял можа быць абраны з высокастабільнага нікель-хром-тытанавага сплаву. Паколькі чым танчэй металічны кавалак, тым вышэйшы каэфіцыент прапускання гукавога ціску, таму металічны кавалак павінен быць тонкім, звычайна каля 0,1 мм.

 Форма і памер вібратара

Ва ўльтрагукавым далямеры перадаваемае ультрагукавое поле павінна мець веерападобную форму, а прастакутны вібратар лічыцца крыніцай хвалі. Крыніца прамавугольнай хвалі даўжыні і шырыні выкарыстоўваецца для вібрацыі поршня, а гукавое поле падоўжнай хвалі, якое выпраменьваецца ў газавым асяроддзі, падобна на дыскавую крыніцу. Галоўны прамень п'езаэлектрычнага керамічнага дыска ўяўляе сабой чатырохвугольную піраміду, якая ўяўляе сабой перспектыўны выгляд накіраванага галоўнага пялёстка крыніцы прастакутнай хвалі.