Primjena piezoelektričnog keramičkog pretvarača u ultrazvučnom daljinomjeru

U proteklih 20 godina, piezoelektrični keramički pretvornici brzo su se razvili u zemlji i inozemstvu. Zbog svoje jednostavne proizvodnje, niske cijene i dobre stabilnosti, naširoko se koristi u područjima elektronike, svjetla, topline i akustike te ima širok razvoj. perspektiva. Ultrazvučni pretvornici izrađeni od piezoelektrične keramike mogu proizvesti ultrazvučne valove dobre usmjerenosti. Idealni su za mjerenje parametara kao što su brzina i udaljenost, a mogu raditi stabilno i pouzdano čak iu teškim uvjetima okoline.

Piezoelektrični ultrazvučni pretvornici izrađeni su korištenjem piezoelektričnog učinka piezoelektričnih materijala. Polarizirani piezoelektrični materijal podliježe mehaničkoj deformaciji pod djelovanjem primijenjenog električnog polja. To se naziva inverzni piezoelektrični učinak. Suprotno tome, mehanička deformacija piezoelektričnog materijala također stvara napon, koji se naziva pozitivni piezoelektrični učinak. Korištenjem inverznog piezoelektričnog učinka, visokofrekventni napon se može pretvoriti u visokofrekventnu mehaničku vibraciju za generiranje ultrazvučnih valova; pozitivni piezoelektrični učinak također se može koristiti za pretvaranje primljene ultrazvučne vibracije u električni signal. Ovako radi ultrazvučni pretvarač. Pretvornik za mjerenje udaljenosti može se smatrati mrežom s četiri priključka J koja ima električni i mehanički kraj. Sila F i brzina mehaničkog kraja, napon i struja električnog terminala linearni su jedni s drugima, pri čemu je z konstantan napon (ili električna impedancija električnog kratkog spoja; električna vodljivost pri konstantnoj brzini; A se naziva faktor sile, a ti su parametri općenito funkcija frekvencije.

Izbor piezoelektričnih materijala

Piezoelektrični materijali za izradu ultrazvučnog senzorskog pretvarača uključuju piezoelektrične monokristale, polikristalnu piezoelektričnu keramiku, piezoelektrične visoke polimere i piezoelektrične kompozitne materijale. Među njima, olovo cirkonat titanat piezoelektrična keramika ima prednosti visoke mehaničke čvrstoće, otpornosti na temperaturu i vlagu, niske cijene i dobrog elektromehaničkog učinka spajanja, te se široko koristi u ultrazvučnim pretvaračima. Ultrazvučni pretvarač u ultrazvučnom daljinomjeru koristi piezoelektričnu keramiku od olovnog cirkonata titanata kao materijal vibratora.