पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर का कार्य सिद्धांत

का अवलोकन पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक क्रिस्टल और हल्के और भारी दो धातुओं से बना है। एक निश्चित तापमान पर ध्रुवीकरण उपचार के बाद इसमें पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव होता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर लंबे समय से लोगों के अनुसंधान क्षेत्र में प्रवेश कर चुके हैं। इसका निर्माण करना आसान है, इसमें मजबूत नियंत्रणीयता, उच्च संवेदनशीलता और अच्छा इलेक्ट्रोमैकेनिकल कपलिंग है। ट्रांसड्यूसर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के आधार पर विकसित किए जाते  हैं  जिनमें पावर अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर और डिटेक्शन अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर शामिल हैं।

अल्ट्रासोनिक तकनीक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली गैर-विनाशकारी परीक्षण तकनीक है। यह ध्वनिक सिद्धांत पर आधारित है और इलेक्ट्रॉनिक्स, संचार, चिकित्सा, जीव विज्ञान और भौतिकी के क्षेत्रों में इसका लगातार उपयोग किया जाता है। आधुनिक पहचान तकनीक में, अल्ट्रासाउंड तकनीक का उपयोग करके विकसित ट्रांसड्यूसर अपनी उच्च संवेदनशीलता और उच्च सटीकता के कारण अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं।

निरीक्षण प्रक्रिया में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ट्रांसड्यूसर पीजो रिंग ट्रांसड्यूसर, मैग नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रांसड्यूसर, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ध्वनिक ट्रांसड्यूसर और लेजर ट्रांसड्यूसर हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर है, इसका मुख्य घटक पीजोइलेक्ट्रिक चिप है। पीजोइलेक्ट्रिक वेफर दबाव से विकृत हो सकता है, जिससे वेफर का ध्रुवीकरण हो जाता है, और वेफर की सतह पर सकारात्मक और नकारात्मक बाध्य चार्ज दिखाई देते हैं। यह प्रभाव पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव है। इसके अलावा, पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रतिवर्ती है, अर्थात, जब वेफर पर वोल्टेज लगाया जाता है तो यह विकृत हो जाता है। पता लगाने की प्रक्रिया में, अल्ट्रासोनिक सेंसर व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न कर सकता है, और अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्राप्त करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर लंबे समय से लोगों के अनुसंधान क्षेत्र में प्रवेश कर चुके हैं। इसका निर्माण करना आसान है, इसमें मजबूत नियंत्रणीयता, उच्च संवेदनशीलता और अच्छा इलेक्ट्रोमैकेनिकल कपलिंग है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पर आधारित विकसित ट्रांसड्यूसर में पावर अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर और डिटेक्शन अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर शामिल हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर का कार्य सिद्धांत

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर का सिद्धांत यह है कि जब पीजेडटी  सिरेमिक पर दबाव या तनाव लागू किया जाता है, तो सिरेमिक के दोनों सिरों पर विपरीत ध्रुवों के चार्ज उत्पन्न होते हैं, और सर्किट के माध्यम से करंट उत्पन्न होता है। इस प्रभाव को पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। यदि इस पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक से बने ट्रांसड्यूसर को पानी में रखा जाता है, तो ध्वनि तरंगों की क्रिया के तहत, ट्रांसड्यूसर के दोनों सिरों पर चार्ज प्रेरित होंगे, जो एक ध्वनिक तरंग रिसीवर है। इसके अलावा, पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रतिवर्ती है। यदि पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट पर एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो पीजो सिरेमिक शीट समय-समय पर पतली और मोटी हो जाएगी, और साथ ही कंपन उत्पन्न करेगी और ध्वनि तरंगों का उत्सर्जन करेगी। इसलिए, अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर की समस्या हल हो गई है।

ये दो प्रकार के होते हैं पीजोसेरेमिक रिंग कॉम्पोननेट्स  मैग नेटोस्ट्रिक्टिव मेटल और पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक। इस लेख का उद्देश्य उच्च-शक्ति यांत्रिक अल्ट्रासोनिक मशीनिंग के लिए ट्रांसड्यूसर डिजाइन करना है, इसलिए केवल पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर पर चर्चा की गई है। एक प्रकार के ऊर्जा संचरण नेटवर्क के रूप में, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर में ऊर्जा रूपांतरण दक्षता की समस्या होती है। रूपांतरण दक्षता ट्रांसड्यूसर सामग्री की पसंद, कंपन रूप, यांत्रिक कंपन प्रणाली की संरचना (समर्थन तंत्र सहित) और ऑपरेटिंग आवृत्ति से संबंधित है। इसलिए, अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के डिजाइन में, विभिन्न कारकों पर विचार किया जाना चाहिए, जैसे ध्वनिक प्रतिबाधा, आवृत्ति प्रतिक्रिया, प्रतिबाधा मिलान, ध्वनिक संरचना, कंपन मोड और रूपांतरण सामग्री, साथ ही इलेक्ट्रो-ध्वनिक रूपांतरण सर्वोत्तम मूल्य प्राप्त करने के लिए इन कारकों को कैसे डिजाइन और समन्वयित किया जाए।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर पीजोइलेक्ट्रिक विशेषताओं वाला एक इलेक्ट्रॉनिक सिरेमिक सामग्री है। एक विशिष्ट पीजोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल जिसमें फेरोइलेक्ट्रिक घटक नहीं होते हैं, से मुख्य अंतर यह है कि क्रिस्टल चरण जो इसके मुख्य घटकों का निर्माण करते हैं, वे फेरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल अनाज होते हैं। क्योंकि पीजो सिरेमिक बेतरतीब ढंग से उन्मुख अनाज के साथ पॉलीक्रिस्टलाइन समुच्चय हैं, प्रत्येक फेरोइलेक्ट्रिक अनाज का सहज ध्रुवीकरण वेक्टर भी भटका हुआ है। के लिए मैक्रो पीजोइलेक्ट्रिक गुणों को प्रदर्शित करने के लिए पीजो सिरेमिक s , पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को फायरिंग के बाद एक मजबूत डीसी विद्युत क्षेत्र में ध्रुवीकृत किया जाना चाहिए, और अंतिम चेहरे को कई इलेक्ट्रोड के अधीन किया जाता है, ताकि मूल विकार अभिविन्यास का ध्रुवीकरण वेक्टर अधिमानतः विद्युत क्षेत्र की दिशा में उन्मुख हो। ध्रुवीकरण उपचार के बाद, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक एक निश्चित मैक्रो अवशिष्ट ध्रुवीकरण तीव्रता बनाए रखेगा, ताकि सिरेमिक पर एक निश्चित दबाव हो।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर का अनुप्रयोग

अल्ट्रासोनिक प्रौद्योगिकी के गैर-संपर्क लाभों के कारण, इसे लागू करने का प्रयास करें पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर । तरल सांद्रता पहचान प्रणाली के लिए सिस्टम में चिप स्पार्टन 3ई श्रृंखला एफपीजीए का उपयोग करती है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर सिग्नल संचारित करने और प्राप्त करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ट्रांसड्यूसर द्वारा उत्पन्न एक निश्चित आवृत्ति और आयाम का अल्ट्रासोनिक सिग्नल ट्रांसमिटिंग सर्किट के माध्यम से तरल में संचालित होता है। तरल द्वारा सिग्नल क्षीण होने के बाद, तरल एकाग्रता की जानकारी के साथ सिग्नल प्राप्त ट्रांसड्यूसर से प्राप्त किया जा सकता है। ध्वनि क्षीणन विधि के विश्लेषण के माध्यम से, तरल की अनुमानित एकाग्रता प्रभावी ढंग से प्राप्त की जाती है। सिस्टम के सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन में मुख्य प्रोग्राम, अल्ट्रासोनिक माप कार्यक्रम, पल्स नियंत्रण प्रोग्राम, पल्स ट्रांसीवर प्रोग्राम, एडीसी अधिग्रहण नियंत्रण प्रोग्राम और घड़ी और अलार्म प्रोग्राम शामिल हैं।

प्रयोग में, स्थैतिक तरल को पहले मापा जा सकता है, प्राप्त छोर पर एकत्र सिग्नल का विश्लेषण करने के लिए अल्ट्रासोनिक क्षीणन विधि का उपयोग किया जाता है, लिफाफे को संसाधित किया जाता है, और सिग्नल प्रसार पथ (पाइप व्यास) को मिलाकर एकाग्रता की जानकारी प्राप्त की जाती है। फिर, गतिशील तरल का गतिशील माप किया जाता है, और सिग्नल प्रसार पथ को अनुमानित पथ की गणना करने के लिए तरल के प्रवाह वेग पर विचार करने की आवश्यकता होती है।