Ultraäänipietsosähköisen keraamisen muuntimen periaate ja materiaaliluokitus

Ultraäänipietsosähköisen keraamisen levyn pietsosähköisen vaikutuksen periaate on, että jos painetta kohdistetaan pietsosähköiseen materiaaliin, se synnyttää potentiaalieron (kutsutaan positiiviseksi pietsosähköiseksi efektiksi), ja jos jännitettä käytetään, se synnyttää mekaanisen jännityksen (kutsutaan käänteiseksi pietsosähköiseksi efektiksi). pietsokeraamiset elementit rengas ). Jos paine on suurtaajuista tärinää, syntyy korkeataajuista virtaa. Kun korkeataajuista sähköistä signaalia syötetään pietsosähköiseen keramiikkaan, syntyy korkeataajuinen akustinen signaali (mekaaninen värähtely), jota kutsumme yleensä ultraäänisignaaliksi. Toisin sanoen pietsosähköisellä keramiikalla on muunnos- ja käänteismuunnostoiminto mekaanisen energian ja sähköenergian välillä. Tämä keskinäinen suhde on erittäin mielenkiintoinen.

Se on jaettu pietsosähköisiksi keramiikkakiteiksi ja ultraääni pietsokeraamiset elementit . Pietsosähköiset kiteet viittaavat yleensä pietsosähköisiin yksittäiskiteisiin ja pietsosähköiset keramiikka yleensä pietsosähköisiin monikiteisiin. Pietsosähköinen keramiikka on monikiteiden tyyppi, joka muodostuu sekoittamalla, valamalla ja sintraamalla korkean lämpötilan raaka-aineita tarvittavien komponenttien kanssa sekä epäsäännöllisiä hienoja hiukkasia, jotka on saatu kiinteäfaasireaktiolla ja hiukkasten välisellä sintrauksella. Pietsosähköisiä pietsosähköisiä ominaisuuksia omaavia pietsosähköisiä keraamisia levyjä kutsutaan pietsosähköisiksi keramiikaksi, jotka ovat itse asiassa ferrosähköisiä pietsokeramiikkaa. Tämän pietsokeraamiikan rakeissa on ferrosähköisiä domeeneja. Ferrosähköiset domeenit koostuvat 180 domeenista, joilla on anti-rinnakkaiset spontaanit polarisaatiosuunnat ja 90 domeenista kohtisuorassa spontaanissa polarisaatiosuunnassa. Keinotekoisen polarisaation olosuhteissa (parannetun tasavirtasähkökentän käyttö) nämä alueet ovat täydellisesti kohdistettuja ulkoisen sähkökentän suuntaan, ja jäljellä oleva polarisaatiovoimakkuus säilyy ulkoisen sähkökentän poistamisen jälkeen, joten niillä on makroskooppisia pietsosähköisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi bariumtitanaatti Bt, lyijyzirkonaattititanaatti PZT, modifioitu lyijyzirkonaattititanaatti, lyijymetaniobaatti, litiumlyijyniobaatti barium pbln, modifioitu lyijy-titanaatti pt ja vastaavat. Tämän PZT-materiaalin onnistunut kehitys on edistänyt akustisten ultraäänimuuntimien ja pietsosähköisten antureiden erilaisten pietsosähköisten laitteiden suorituskyvyn parantamista ja parantamista.

Ultraäänipietsosähköisen keraamisen levyn pietsosähköinen vaikutus tarkoittaa, että joidenkin yksittäisten pietsokidemateriaalien rakenteessa on epäsymmetrisiä ominaisuuksia. Kun nämä PZT-materiaalit altistetaan kohdistetulle jännitykselle ja jännitykselle, sisäisen hilarakenteen muutokset (muodonmuutos) tuhoavat sähköisen neutraalisuuden omaperäisyyden. Makroskooppinen tila synnyttää polarisoidun sähkökentän (polarisaatio), ja generoitu sähkökenttä (polarisaation intensiteetti) on verrannollinen venymän suuruuteen. Tätä ilmiötä kutsutaan positiiviseksi pietsosähköiseksi efektiksi, jonka Curien veljekset havaitsivat vuonna 1880. Myöhemmin, vuonna 1881, havaittiin lisäksi, että tällä yksikidemateriaalilla on myös käänteinen pietsosähköinen vaikutus. Kun materiaali, jolla on positiivinen pietsosähköinen vaikutus, altistetaan ulkoiselle sähkökentälle, syntyy jännitystä ja jännitystä, ja venymä on verrannollinen ulkoisen sähkökentän suuruuteen. Pietsosähköinen vaikutus on kiderakenteen ominaisuus, joka liittyy kiderakenteen epäsymmetriaan, ja pietsosähköisen vaikutuksen suuruus ja luonne liittyvät kohdistetun jännityksen tai sähkökentän suuntaan suhteessa kiteen akseliin. On olemassa erilaisia ​​yksittäisiä PZT suuritehoiset pietsokeraamiset kidemateriaalit, joilla on pietsosähköisiä vaikutuksia, kuten luonnonkvartsikiteet (SiO 2) ja keinotekoiset yksikidemateriaalit, kuten litiumsulfaatti (Li2SO4), litiumniobaatti (LiNbO3) ja vastaavat.