Penerapan Transduser Keramik Piezoelektrik pada Ultrasonic Range Finder

Dalam 20 tahun terakhir, transduser keramik piezoelektrik telah berkembang pesat di dalam dan luar negeri. Karena produksinya yang sederhana, biaya rendah dan stabilitas yang baik, telah banyak digunakan di bidang elektronik, cahaya, panas dan akustik, dan memiliki perkembangan yang luas. prospek. Transduser ultrasonik yang terbuat dari keramik piezoelektrik dapat menghasilkan gelombang ultrasonik dengan directivity yang baik. Mereka ideal untuk mengukur parameter seperti kecepatan dan jarak, serta dapat bekerja dengan stabil dan andal bahkan dalam kondisi lingkungan yang keras.

Transduser ultrasonik piezoelektrik dibuat menggunakan efek piezoelektrik dari bahan piezoelektrik. Bahan piezoelektrik terpolarisasi mengalami deformasi mekanis di bawah pengaruh medan listrik yang diterapkan. Hal ini disebut efek piezoelektrik terbalik. Sebaliknya, deformasi mekanis bahan piezoelektrik juga menghasilkan tegangan yang disebut efek piezoelektrik positif. Dengan menggunakan efek piezoelektrik terbalik, tegangan frekuensi tinggi dapat diubah menjadi getaran mekanis frekuensi tinggi untuk menghasilkan gelombang ultrasonik; efek piezoelektrik positif juga dapat digunakan untuk mengubah getaran ultrasonik yang diterima menjadi sinyal listrik. Beginilah cara kerja transduser ultrasonik. Transduser pengukur jarak dapat dianggap sebagai jaringan empat terminal J yang memiliki ujung listrik dan ujung mekanis. Gaya F dan kecepatan ujung mekanis, tegangan dan arus terminal listrik adalah linier satu sama lain, dimana z adalah tegangan konstan (atau Impedansi listrik dari hubung singkat listrik; konduktansi listrik pada kecepatan konstan; A disebut faktor gaya, dan parameter ini umumnya merupakan fungsi frekuensi.

Pemilihan bahan piezoelektrik

Bahan piezoelektrik untuk pembuatan transduser sensor ultrasonik antara lain kristal tunggal piezoelektrik, keramik piezoelektrik polikristalin, polimer tinggi piezoelektrik, dan material komposit piezoelektrik. Diantaranya, keramik piezoelektrik timbal zirkonat titanat memiliki keunggulan kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan suhu dan kelembaban, biaya rendah dan efek kopling elektromekanis yang baik, dan telah banyak digunakan dalam transduser ultrasonik. Transduser ultrasonik pada pengintai ultrasonik menggunakan keramik piezoelektrik titanat zirkonat timbal sebagai bahan vibrator.