Pemilihan Mode Getaran Transduser Keramik Piezoelektrik

 Itu keramik piezoelektrik bergetar di bawah aksi medan listrik bolak-balik eksternal untuk membangkitkan gelombang ultrasonik. Mode getaran yang umum pada keramik piezoelektrik adalah getaran regangan, getaran tekuk, dan getaran geser. Mode getaran teleskopik yang umum digunakan pada vibrator keramik piezoelektrik dibagi lagi menjadi mode getaran panjang, mode getaran radial, dan mode getaran ketebalan. Mode getaran ketebalan disk ditampilkan. Penggetar berbentuk piringan, dan arah polarisasi serta medan listrik yang diterapkan keduanya sejajar dengan arah ketebalan, dan vibrator bergetar sesuai arah ketebalan. Frekuensi resonansi dasar mode getaran ini berbanding terbalik dengan ketebalannya. Rentang frekuensi yang berlaku adalah 30 hingga 100 kHz, dan bandwidth relatif berada dalam kisaran 1 hingga 4 9/5.

Jika dua memanjang Lembaran belahan keramik Pzt dengan ketebalan yang sama dan terpolarisasi diikat menjadi satu, getaran lentur dapat dihasilkan ketika medan listrik yang menarik diterapkan menyebabkan salah satu lembaran memanjang dan yang lainnya memendek. Kedua lembaran keramik yang diikat dipolarisasi berlawanan arah dan dihubungkan ke catu daya secara seri; Gambar 3b menunjukkan sambungan paralel dua lembaran keramik dengan arah polarisasi yang sama. Pada dua lembar perekat keramik, medan listrik hanya menggairahkan salah satunya sehingga menghasilkan getaran lentur. Begitu pula dengan menekuk dua lembaran transduser keramik piezoelektrik pada lembaran logam tipis atau mengikat lembaran keramik ke lembaran logam tipis juga dapat menghasilkan getaran lentur. Frekuensi resonansi mode getaran lentur ketebalan berhubungan dengan hubungan antara panjang z lembaran dan ketebalan total t lembaran perekat. Diantaranya, IV adalah konstanta frekuensi. Mode getaran pembengkokan ketebalan berlaku untuk frekuensi mulai dari 500 Hz hingga 100 kHz. Ukuran vibrator tersebut umumnya (lebar lembaran keramik) Z (6 ~ 10) w pelatihan ≥ 3,5 t. Mode getaran geser ketebalan ditandai dengan permukaan elektroda sejajar dengan arah polarisasi, Dalam medan listrik bolak-balik, lembaran komponen silinder piezoelektrik menghasilkan getaran geser dalam arah ketebalan. Mode geser ketebalan lebih mudah untuk diaktifkan dan terutama digunakan pada rentang frekuensi tinggi 10 hingga 60 kHz, yang tidak akan dijelaskan secara rinci di sini. Dalam pencari jarak ultrasonik, transduser piezoelektrik memancarkan gelombang ultrasonik.

Amplitudo getaran vibrator harus besar, sehingga sebaiknya menggunakan mode getaran tekuk. Pada saat yang sama, karena impedansi akustik mangkuk keramik piezo sangat rendah, bahan piezoelektrik umum tidak mungkin mencapai impedansi yang sesuai dengannya, dan oleh karena itu harus diwujudkan melalui lapisan transisi. Ditemukan bahwa potongan keramik piezoelektrik terikat pada potongan logam tipis, dan keramik piezoelektrik digunakan sebagai sumber eksitasi untuk menghasilkan mode getaran lentur, yang memiliki amplitudo besar dan impedansi akustik kecil, dan dapat mencapai impedansi akustik yang sesuai dengan udara. Berbentuk lembaran keramik dan struktur pengikat lembaran logam tipis, lembaran logam tipis juga dapat berfungsi sebagai lapisan pelindung untuk melindungi keramik piezoelektrik dan elektroda dari keausan dan kerusakan. Bahannya dapat dipilih dari paduan nikel-kromium-titanium dengan stabilitas tinggi. Karena semakin tipis potongan logamnya, semakin tinggi transmisi bolak-balik tekanan suara, potongan logam tersebut dirancang agar tipis, umumnya sekitar 0,1 mm.

 Bentuk dan ukuran vibrator

Dalam pencari jangkauan ultrasonik, medan ultrasonik yang ditransmisikan harus berbentuk kipas, dan vibrator persegi panjang dianggap sebagai sumber gelombang. Sumber gelombang persegi panjang dan lebar digunakan untuk getaran piston, dan medan suara gelombang longitudinal yang dipancarkan dalam media gas mirip dengan sumber cakram. Balok utama piringan keramik piezoelektrik berbentuk piramida segi empat, yang merupakan pandangan perspektif lobus utama terarah dari sumber gelombang persegi panjang.