Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Maklumat Transduser Ultrasonik / Prinsip dan aplikasi pengubah seramik piezoelektrik

Prinsip dan aplikasi pengubah seramik piezoelektrik

Pandangan: 12 Pengarang: Editor Tapak Masa Terbit: 2020-06-18 Asal: tapak

Tanya

Prinsip pengubah seramik piezoelektrik

Pengubah seramik piezoelektrik adalah jenis peranti cip baharu yang merealisasikan input voltan rendah dan keluaran voltan tinggi melalui penukaran tenaga sekunder tenaga elektrik --- tenaga mekanikal --- tenaga elektrik. Struktur asasnya mempunyai banyak bentuk mengikut bentuk, elektrod dan arah polarisasi, antaranya pengubah piezoelektrik dengan struktur kepingan panjang adalah yang paling biasa digunakan. Ia mempunyai struktur yang ringkas, mudah untuk dihasilkan, dan mempunyai nisbah peningkatan yang tinggi.

Berbanding dengan pengubah elektromagnet tradisional, bahan, struktur produk, teknologi proses dan prinsip kerja pengubah seramik piezoelektrik adalah berbeza. Bahan utama yang digunakan dalam transformer elektromagnet adalah bahan magnet dan bahan konduktif, yang digunakan sebagai teras dan penggulungan struktur, masing-masing, dan bentuk penukaran tenaga adalah elektrik-magnet-elektrik. Bahan-bahan utama yang digunakan dalam transformer seramik piezoelektrik ialah bahan seramik piezoelektrik binari (PZT) seperti titanat zirkonat plumbum, bahan seramik piezoelektrik terner (PCM, PSM)-iaitu, menambah unsur-unsur lain dan empat berdasarkan PZT Element-based bahan seramik piezoelektrik Theatering (PMMN) dan sebagainya. mod penukaran tenaga ialah elektro-mekanikal-elektrik.Ia boleh dilihat bahawa penukaran tenaga pengubah elektromagnet perlu diselesaikan dalam ruang tiga dimensi ortogon mengikut bentuk strukturnya, dan pengubah seramik piezoelektrik boleh melakukan penukaran tenaga dalam satah. Oleh itu, pengubah seramik piezoelektrik mudah direka bentuk menjadi struktur jenis cip.

Prinsip kerja pengubah seramik piezoelektrik adalah menggunakan ciri-ciri kesan piezoelektrik bahan seramik piezoelektrik positif dan kesan piezoelektrik terbalik. Apa yang dipanggil kesan piezoelektrik positif ialah bahan PZT ini menghasilkan cas atau voltan di bawah tindakan (atau ubah bentuk) daya, dan kesan piezoelektrik terbalik ialah bahan berubah bentuk atau bergetar apabila voltan digunakan. Prinsip kerja pengubah seramik piezoelektrik adalah menggunakan ciri kesan piezoelektrik positif dan terbalik bahan seramik piezoelektrik dengan mereka bentuk ciri orientasi elektrod dan arah polarisasi badan seramik piezoelektrik, dan menggunakan kesan piezoelektrik terbalik untuk membuat fasa dengan terminal input. Badan seramik piezoelektrik yang disambungkan menjana getaran mekanikal di bawah tindakan voltan, dan kemudian kesan piezoelektrik positif menyebabkan badan seramik piezoelektrik disambungkan ke terminal keluaran menjana voltan. Apabila impedans terminal input dan terminal output tidak sama, voltan dan arus pada kedua-dua hujung juga tidak sama, dengan itu menyedari fungsi menukar magnitud voltan dan arus antara terminal input dan terminal output.

Struktur pengubah seramik piezoelektrik
Pengubah seramik piezoelektrik menggunakan bahan piezoelektrik, yang menggunakan ciri penukaran elektromekanikal, dan bekerjasama dengan bahagian getaran komponen dan motor bahagian penjanaan kuasa untuk menjalankan reka bentuk polarisasi. Voltan input menjadikan bahagian piezoelektrik dalam keadaan resonans, dan kemudian kesan piezoelektrik positif akan mengubah terikan tinggi Ditukarkan kepada output voltan, untuk mencapai kesan perubahan voltan.

6QIYI5FK5)NJ0Z02LL7VXA

Rajah 1 ialah gambarajah skema struktur bersepadu jenis kepingan panjangnya, menggunakan bahan seramik piezoelektrik khas (seperti titanat zirkonat plumbum yang diubah suai atau titanat titanat magnesium niobium magnesium), selepas pengacuan tekanan tinggi, pensinteran suhu tinggi, dan polarisasi medan elektrik voltan tinggi, dsb.

Transformer seramik piezoelektrik adalah berdasarkan kesan piezoelektrik ke hadapan dan belakang. Semasa penukaran sekunder tenaga elektromekanikal, ia dirangsang oleh transformasi impedans dalam badan. Apabila voltan ulang-alik frekuensi tertentu
Pengubah universal 200Khz ditambah pada hujung input (bahagian pemacu) pengubah piezoelektrik, pengubah piezoelektrik menjana getaran regangan sepanjang arah panjang disebabkan oleh kesan piezoelektrik songsang, dan tenaga elektrik pada hujung input ditukar kepada tenaga mekanikal. Di bahagian penjanaan kuasa, disebabkan oleh kehadiran getaran membujur, tenaga mekanikal ditukar kepada tenaga elektrik melalui kesan piezoelektrik positif, supaya terminal keluaran mempunyai output voltan tinggi.

Oleh kerana galangan terpantul pengubah seramik piezoelektrik meningkat apabila galangan beban berkurangan, ciri ini amat penting dalam aplikasi voltan tinggi. Apabila beban litar pintas atau voltan tinggi dinyahcas, impedans input pengubah seramik meningkat dengan cepat untuk memastikan bahawa pengubah dan litar persisian tidak akan terbakar. Oleh itu, penggunaan transformer seramik piezoelektrik tidak memerlukan litar perlindungan litar pintas.

Penggunaan pengubah seramik piezoelektrik
Produk kecil, nipis dan ringan:Oleh kerana pengubah seramik piezoelektrik mempunyai beberapa ciri yang digariskan di atas, ia sesuai untuk produk elektronik pengguna berkuasa bateri, seperti telefon selular, komputer notebook, komputer lipat, dan video bersepadu dan rakaman VTR , PAD dan sistem kuasa produk lain.

Peralatan khas yang perlu dikuasakan oleh voltan yang sangat tinggi dan arus kecil, seperti radar, mesin penyalin elektrostatik, pemendak elektrostatik dan sistem kuasa lain.

Digunakan dalam sistem berkuasa sendiri di mana prestasi bateri, saiz dan berat dihadkan dengan ketat, seperti sistem pemacu brek piezoelektrik transduser ultrasonik yang digunakan dalam kereta, helikopter, kenderaan aeroangkasa, satelit, sonar, peralatan perubatan, dll. Bekalan kuasa peranti ini secara amnya memerlukan 100V~1000V, yang sangat berbeza daripada bekalan kuasa 9V~24V bagi bateri biasa, dan pengubah indeks seramik piezoelektrik ini boleh mencapai pengubah indeks seramik ini.