अल्ट्रासोनिक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर का सिद्धांत और सामग्री वर्गीकरण

अल्ट्रासोनिक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सिद्धांत यह है कि यदि पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री पर दबाव लागू किया जाता है, तो यह एक संभावित अंतर उत्पन्न करेगा (जिसे सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है), और यदि वोल्टेज लागू किया जाता है, तो यह यांत्रिक तनाव उत्पन्न करेगा (जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है) पीज़ोसिरेमिक तत्व रिंग )। यदि दबाव उच्च-आवृत्ति कंपन है, तो उच्च-आवृत्ति धारा उत्पन्न होगी। जब एक उच्च-आवृत्ति विद्युत संकेत को पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पर लागू किया जाता है, तो एक उच्च-आवृत्ति ध्वनिक संकेत (यांत्रिक कंपन) उत्पन्न होता है, जिसे हम आमतौर पर अल्ट्रासोनिक सिग्नल कहते हैं। दूसरे शब्दों में, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में यांत्रिक ऊर्जा और विद्युत ऊर्जा के बीच रूपांतरण और व्युत्क्रम रूपांतरण का कार्य होता है। ये आपसी रिश्ता बहुत दिलचस्प है.

इसे पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक क्रिस्टल और में विभाजित किया गया है अल्ट्रासोनिक पीज़ोसेरेमिक तत्व । पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल आमतौर पर पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल को संदर्भित करते हैं, और पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक आमतौर पर पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीक्रिस्टल को संदर्भित करते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक एक प्रकार के पॉलीक्रिस्टल हैं जो आवश्यक घटकों के साथ उच्च तापमान वाले कच्चे माल के मिश्रण, मोल्डिंग और सिंटरिंग के साथ-साथ ठोस-चरण प्रतिक्रिया और कणों के बीच सिंटरिंग द्वारा प्राप्त अनियमित महीन कणों से बनते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक गुणों वाली पीजो सिरेमिक प्लेटों को पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक कहा जाता है, जो वास्तव में फेरोइलेक्ट्रिक पीजोसेरामिक्स हैं। इस पीजोसेरेमिक के दानों में फेरोइलेक्ट्रिक डोमेन होते हैं। फेरोइलेक्ट्रिक डोमेन एंटी-समानांतर सहज ध्रुवीकरण दिशाओं वाले 180 डोमेन और लंबवत सहज ध्रुवीकरण दिशाओं वाले 90 डोमेन से बने होते हैं। कृत्रिम ध्रुवीकरण (बढ़े हुए डीसी विद्युत क्षेत्र के अनुप्रयोग) की स्थिति के तहत, ये डोमेन बाहरी विद्युत क्षेत्र की दिशा में पूरी तरह से संरेखित होते हैं, और बाहरी विद्युत क्षेत्र को हटा दिए जाने के बाद शेष ध्रुवीकरण शक्ति बनाए रखी जाती है, इसलिए उनमें मैक्रोस्कोपिक पीजोइलेक्ट्रिक विशेषताएं होती हैं। उदाहरण के लिए, बेरियम टाइटेनेट बीटी, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट पीजेडटी, संशोधित लेड जिरकोनेट टाइटेनेट, लेड मेटानिओबेट, लिथियम लेड नाइओबेट बेरियम पीबीएलएन, संशोधित लेड टाइटेनेट पीटी, और इसी तरह। इस पीजेडटी सामग्री के सफल विकास ने ध्वनिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर और पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर के विभिन्न पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों के प्रदर्शन में सुधार और वृद्धि को बढ़ावा दिया है।

अल्ट्रासोनिक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का मतलब है कि कुछ एकल पीजो क्रिस्टल सामग्रियों की संरचना में असममित विशेषताएं हैं। जब इन पीजेडटी सामग्रियों को लागू तनाव और तनाव के अधीन किया जाता है, तो आंतरिक जाली संरचना में परिवर्तन (विरूपण) विद्युत तटस्थता की मौलिकता को नष्ट कर देगा। स्थूल अवस्था एक ध्रुवीकृत विद्युत क्षेत्र (ध्रुवीकरण) उत्पन्न करती है, और उत्पन्न विद्युत क्षेत्र (ध्रुवीकरण तीव्रता) तनाव के परिमाण के समानुपाती होती है। इस घटना को सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है, जिसे 1880 में क्यूरी बंधुओं द्वारा खोजा गया था। बाद में, 1881 में, यह पता चला कि इस एकल क्रिस्टल सामग्री में एक रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी होता है। जब सकारात्मक पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाली सामग्री बाहरी विद्युत क्षेत्र के अधीन होती है, तो तनाव और तनाव उत्पन्न होगा, और तनाव बाहरी विद्युत क्षेत्र के परिमाण के समानुपाती होता है। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव क्रिस्टल संरचना की एक विशेषता है, जो क्रिस्टल संरचना की विषमता से संबंधित है, और पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की परिमाण और प्रकृति क्रिस्टल अक्ष के सापेक्ष लागू तनाव या विद्युत क्षेत्र की दिशा से संबंधित है। एकल PZT के विभिन्न प्रकार हैं पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाली उच्च शक्ति वाली पीजो सिरेमिक क्रिस्टल सामग्री, जैसे प्राकृतिक क्वार्ट्ज (SiO 2) क्रिस्टल और कृत्रिम एकल क्रिस्टल सामग्री, जैसे लिथियम सल्फेट (Li2SO4), लिथियम नाइओबेट (LiNbO3), और इसी तरह।