超音波圧電セラミックス振動子の変位推定方法

超音波の変位 圧電セラミック トランスデューサは 、逆圧電効果を使用して推定されます。つまり、圧電セラミックに電圧が印加されると、圧電セラミックは電場の影響を受けて変形し、変位します。

1. 変位の目安 超
   音波の変位 ピエゾセラミック部品の 最大耐電圧における変位方向の長さは通常1 パーセント程度です。例えば、厚さ1mmの圧電セラミックシートの最大耐圧は1000v、最大耐圧は1000vで、厚み方向の最大変位は約1μmです。

   
   

   
   

2. 超音波圧電セラミックスの変位推定;
   u: 印加電圧 [v]、h: セラミックの高さ [m]、e: 電界強度 [v/m]、d: 圧電係数 [m/v]、w: セラミックの幅 [m]。
   上式から、シート状の超音波圧電セラミックトランスデューサの変位は材質と供給電圧のみに関係することがわかりますが、同じ材質であれば、同じ電圧を印加している限り、高さの異なる圧電セラミックシートによって発生する変位は基本的に同じです（電圧は耐えられる最大電圧を超えることはできないことに注意してください）。この計算式によれば、他の形状でも変位を推定することができます。

   
   

   
   

3.  単層圧電セラミックは、共振周波数で動作しているときに最大の振幅を生成します。センシングまたは発電している場合は、出力電圧を推定します。超音波圧電セラミックトランスデューサをセンサーとして使用すると、その正の圧電効果が利用されます。外力を加えることで変形し、電荷を出力します。出力電圧の理論的推定式: d33 は材料定数、f は力、h は高さ、r はウェーハの半径です。
   たとえば、ウェーハ NCE41-DISC-OD20-TH5 の材料係数は 25.5 * 1013 です。12500 N の力が加えられると、理論的に推定される電圧は 5000 V になります。

   
   

   
   

4. 単層の機種選定 圧電セラミック結晶：超音波圧電セラミックシート製品は通常大規模にカスタマイズされるため、当社では超音波圧電セラミックシート部品を標準製品として提供しておりません。ただし、一部モデルの在庫もございます。性能テストや短納期、コスト管理を容易にするために、在庫から機種を選定することをお勧めします。