Cur i bhfeidhm Ceirmeacha Piezoelectric a Úsáidtear i Trasducer Fad Ultrasonach

Le 20 bliain anuas,costas criostail piezoelectric go tapa sa bhaile agus thar lear. d'fhorbair Mar gheall ar a buntáistí a bhaineann le táirgeadh simplí, ar chostas íseal agus ar chobhsaíocht mhaith, baineadh úsáid as go forleathan i réimsí na leictreonaice, an tsolais, an teasa agus an fhuaimíocht, agus tá raon leathan acu. Tá trasduchtóirí ultrasonaic déanta as criadóireacht piezoelectric ar féidir leo tonnta ultrasonaic a tháirgeadh le dea-threoir. Tá siad oiriúnach chun paraiméadair cosúil le luas agus fad a thomhas, agus is féidir leo oibriú go cobhsaí agus go hiontaofa faoi choinníollacha comhshaoil ​​​​dian.

Maidir leis an bhfeiste raon ultrasonaic, tagraíonn ultrasonaic do thonnta fuaime le minicíocht níos airde ná 20 kHz, is tonn meicniúil é. Mar gheall ar a treo agus a chaoinfhulaingt mhaith don chomhshaol, úsáidtear é i dteicneolaíocht tomhais chasmhóiminte. Teicníc raon neamhtheagmhála is ea gléas raonta ultrasonaic. Áirítear ar na modhanna go príomha modh cuisle, modh céim agus modh comhshó minicíochta. Úsáideann gléas raon ultrasonaic go príomha an modh cuisle. Cinneann an modh cuisle go díreach an luach achair tríd an am a thaistealaíonn an comhartha cuisle iompróra ar ais agus amach thar an achar atá le tomhas a thomhas. Foirmle na tá giniúint fuinnimh pláta piezo D=Vt2D/2, áit arb é D an fad atá le tomhas; Is é V luas iomadaithe an iompróra san aer; Is é t2D an t-am turais bhabhta iompróra. Bíonn tionchar ag cruinneas an mhodha pulse ar chruinneas tomhais ama, agus bíonn tionchar ag cruinneas tomhais ama ar an minicíocht ascalaithe. Má úsáidtear an tonn ultrasonaic mar iompróir agus go bhfuil an cruinneas tomhais achair D≤1cm, is gá an cruinneas tástála ama a bheith t≤5.9 × 10-5s, is é sin, chomh fada agus a shroicheann an minicíocht ascalaithe 1.7 × 104 Hz, tá sé seo an-éasca a chur i bhfeidhm.

Déantar trasducers ultrasonaic piezoelectric trí úsáid a bhaint as éifeacht piezoelectric ábhair piezoelectric. Téann an t-ábhar piezoelectric polaraithe faoi dhífhoirmiú meicniúil faoi ghníomhaíocht réimse leictrigh fheidhmigh. Tugtar an éifeacht inbhéartach piezoelectric air seo. Os a choinne sin, táirgeann dífhoirmiúchán meicniúil an ábhair piezoelectric voltas freisin, ar a dtugtar an éifeacht dearfach piezoelectric. Trí úsáid a bhaint as an éifeacht piezoelectric inbhéartach, is féidir an voltas ard-minicíochta a thiontú go creathadh meicniúil ard-minicíochta chun tonnta ultrasonaic a ghiniúint; is féidir an éifeacht piezoelectric dearfach a úsáid freisin chun an tonnchrith glactha ultrasonaic a thiontú ina chomhartha leictreach. Seo mar a oibríonn an trasducer ultrasonaic. Is féidir breathnú ar thrasduchtóirí ultrasonaic piezoelectric mar líonraí ceithre chríochfoirt le foircinn leictreacha agus meicniúla.

An rogha na n-ábhar piezoelectric Is éard atá i plátaí leictreacha piezo ná go n-áirítear ábhair piezoelectric chun trasduchtóirí ultrasonaic a dhéanamh criostail aonair piezoelectric, criadóireacht piezoelectric polycrystalline, ard-pholaiméirí piezoelectric, agus ábhair chomhchodacha piezoelectric. Ina measc, tá na buntáistí a bhaineann le neart meicniúil ard, friotaíocht teochta agus taise, ísealchostas agus dea-éifeacht cúplála leictrimheicniúla ag criadóireacht piezoelectric titanate zirconate luaidhe, agus úsáidtear iad go forleathan i dtrasdaitheoirí ultrasonaic. Úsáideann an trasducer ultrasonaic sa aimsitheoir raon ultrasonaic an criadóireacht piezoelectric titanate zirconate luaidhe mar ábhar vibrator.

Más rud é dhá fadaithe diosca piezoelectric tá criostail piezoelectric den tiús céanna agus polaraithe nasctha le chéile, is féidir creathadh lúbthachta a ghiniúint nuair a chuirtear réimse leictreach spreagúil i bhfeidhm chun a bheith fadaithe agus an ceann eile a ghiorrú. Tá an dá bhileog ceirmeacha piezo atá nasctha polaraithe sa treo eile, agus tá siad ceangailte i sraith leis an soláthar cumhachta; taispeántar modhanna nasc comhthreomhar an dá bhileog ceirmeacha piezo a bhfuil an treo polaraithe céanna acu. I dhá bhileog ghreamaitheacha ceirmeacha piezo, ní spreagann an réimse leictreach ach ceann amháin acu chun creathadh lúbthachta a tháirgeadh. Ar an gcaoi chéanna, is féidir tiús creathadh lúbthachta a tháirgeadh freisin trí dhá bhileog ceirmeacha piezoelectric a nascadh le leathán miotail tanaí, nó leathán ceirmeach a nascadh le leathán miotail tanaí. An minicíocht athshondach fr den mhodh creathadh lúbthachta agus fad an bhileog .Is é fr = Nlttl2 an gaol idir an tiús iomlán agus an leathán greamaitheacha, áit a bhfuil Nlt ina tairiseach minicíochta. Tá an modh tonnchrith lúbthachta tiús infheidhme maidir le raon minicíochta 500 Hz go 100 kHz. Is é méid vibrator den sórt sin go ginearálta leithead an bhileog ceirmeach ,l = (6 ~ 10) ww ≥ 3.5t. Tá an modh tonnchrith lomadh tiús tréithrithe sa mhéid is go bhfuil an dromchla leictreoid comhthreomhar leis an treo polaraithe, agus tá an leathán ceirmeach piezo faoi réir creathadh lomadh sa treo tiús faoi ghníomhaíocht réimse leictreach malartach. Tá an modh lomadh tiús sách éasca a bheith corraithe, agus úsáidtear é go príomha sa raon ardmhinicíochta de 10 go 60 kHz, nach ndéanfar cur síos mionsonraithe air. Sa aimsitheoir raon ultrasonaic, scaoileann an trasducer piezoelectric tonnta ultrasonaic, agus tá aimplitiúid an chreathadh vibrator mór, agus mar sin is fearr an modh creathadh lúbthachta. Ag an am céanna, toisc go bhfuil an impedance fuaimiúil aeir thar a bheith íseal, tá sé dodhéanta d'ábhar piezoelectric ginearálta meaitseáil impedance a bhaint amach leis, agus mar sin ní mór a bhaint amach trí ciseal trasdula.Fuarthas go bhfuil an píosa ceirmeach piezoelectric nasctha leis an píosa miotail tanaí, agus an ultrafhuaime trasducer piezoelectric mar an fhoinse excitation chun modh creathadh lúbthachta a ghiniúint, a bhfuil aimplitiúid mór agus impedance beag fuaimiúil aige, agus is féidir leis an impedance fuaimiúil a mheaitseáil le haer a bhaint amach. úsáidtear . Tá an t-alt seo i bhfoirm struchtúr nasctha de leatháin ceirmeacha piezo agus leatháin miotail tanaí.

 Is féidir leis na leatháin miotail tanaí gníomhú freisin mar scannán cosanta chun na criadóireacht piezoelectric agus leictreoidí a chosaint ó chaitheamh agus damáiste. Is féidir an t-ábhar a roghnú ó chóimhiotal tíotáiniam nicil-chróimiam ardchobhsaíocht. Ós rud é go bhfuil an miotail thinner an níos airde, tá an brú fuaime cómhalartach transmittance, tá an píosa miotail deartha chun a bheith tanaí, go ginearálta thart ar 0.1 mm. Éilíonn cruth agus méid an vibrator sa aimsitheoir raon ultrasonaic go bhfuil an réimse ultrasonaic tarchurtha a lucht leanúna-chruthach, ag smaoineamh ar úsáid a bhaint as vibrator dronuilleogach mar an fhoinse tonn. Úsáidtear foinse tonn dronuilleogach de fhad L agus leithead W le haghaidh creathadh loine, agus tá an réimse fuaime tonn fadaimseartha radaithe sa mheán gáis cosúil leis an bhfoinse diosca. Is é príomh-bhíoma na radaíochta ná pirimid cheathairnuilleogach, is é dearcadh peirspictíochta é ar phríomh lobe treo na foinse tonn dronuilleogach. Astaíonn an aimsitheoir raon ultrasonaic tonn ultrasonaic 36 kHz le haghaidh raon minicíochta aonair, is é sin, is é 36 kHz minicíocht athshondach an oscillator ceirmeach piezoelectric. Ní hamháin go sásaíonn an minicíocht seo riachtanais an chórais maidir le raon braite, cruinneas agus íogaireacht, ach déanann sé freisin go bhfuil éifeachtacht níos airde ag na tonnta ultrasonaic tarchurtha i iomadú aeir. Trí ríomh na foirmle agus ceartú turgnamhach, déantar méid an vibrator dronuilleogach ceirmeach piezoelectric a chinneadh mar: L = 26.5mm, W = 11.2mm, tá an trasducer piezoelectric deartha mar struchtúr dlúth d'athshondas minicíochta bunúsacha, agus tá an bhlaosc déanta as plaisteach innealtóireachta. Féadann sé leatháin ghreamaitheacha miotail agus ceirmeacha a shocrú agus a chosaint. Tá an dá bhioráin leictreoid ceangailte faoi seach le leictreoid na miotail agus an píosa ceirmeach trí na sreanga luaidhe, agus is féidir an modh nasc a shádráil le gliú seoltaí solder nó teocht íseal.