Applicazione del trasduttore ceramico piezoelettrico nel telemetro a ultrasuoni

Negli ultimi 20 anni, i trasduttori ceramici piezoelettrici si sono sviluppati rapidamente in patria e all'estero. Grazie alla sua produzione semplice, al basso costo e alla buona stabilità, è stato ampiamente utilizzato nei campi dell'elettronica, della luce, del calore e dell'acustica e ha avuto un ampio sviluppo. prospettiva. I trasduttori ultrasonici realizzati in ceramica piezoelettrica possono produrre onde ultrasoniche con buona direttività. Sono ideali per misurare parametri come velocità e distanza e possono funzionare in modo stabile e affidabile anche in condizioni ambientali difficili.

I trasduttori ultrasonici piezoelettrici sono realizzati utilizzando l'effetto piezoelettrico di materiali piezoelettrici. Il materiale piezoelettrico polarizzato subisce una deformazione meccanica sotto l'azione di un campo elettrico applicato. Questo è chiamato effetto piezoelettrico inverso. Al contrario, anche la deformazione meccanica del materiale piezoelettrico genera una tensione, chiamata effetto piezoelettrico positivo. Utilizzando l'effetto piezoelettrico inverso, la tensione ad alta frequenza può essere convertita in vibrazione meccanica ad alta frequenza per generare onde ultrasoniche; l'effetto piezoelettrico positivo può essere utilizzato anche per convertire la vibrazione ultrasonica ricevuta in un segnale elettrico. Ecco come funziona il trasduttore ad ultrasuoni. Un trasduttore di misura della distanza può essere considerato come una rete J a quattro terminali con un'estremità elettrica e un'estremità meccanica. La forza F e la velocità dell'estremità meccanica, la tensione e la corrente del terminale elettrico sono lineari tra loro, dove z è una tensione costante (o L'impedenza elettrica di un cortocircuito elettrico; la conduttanza elettrica a velocità costante; A è chiamato fattore di forza e questi parametri sono generalmente una funzione della frequenza.

Scelta dei materiali piezoelettrici

I materiali piezoelettrici per la realizzazione di trasduttori per sensori a ultrasuoni includono cristalli singoli piezoelettrici, ceramiche piezoelettriche policristalline, alti polimeri piezoelettrici e materiali compositi piezoelettrici. Tra questi, le ceramiche piezoelettriche di piombo zirconato titanato presentano i vantaggi di elevata resistenza meccanica, resistenza alla temperatura e all'umidità, basso costo e buon effetto di accoppiamento elettromeccanico e sono state ampiamente utilizzate nei trasduttori a ultrasuoni. Il trasduttore a ultrasuoni nel telemetro a ultrasuoni utilizza la ceramica piezoelettrica di piombo zirconato titanato come materiale del vibratore.