Zastosowanie piezoelektrycznego przetwornika ceramicznego w dalmierzu ultradźwiękowym

W ciągu ostatnich 20 lat Przetworniki ceramiczne piezoelektryczne szybko rozwinęły się w kraju i za granicą. Ze względu na prostą produkcję, niski koszt i dobrą stabilność, jest szeroko stosowany w dziedzinie elektroniki, światła, ciepła i akustyki i ma szeroki rozwój. perspektywa. Przetworniki ultradźwiękowe wykonane z ceramiki piezoelektrycznej mogą wytwarzać fale ultradźwiękowe o dobrej kierunkowości. Idealnie nadają się do pomiaru parametrów takich jak prędkość i dystans, a także mogą pracować stabilnie i niezawodnie nawet w trudnych warunkach środowiskowych.

Piezoelektryczne przetworniki ultradźwiękowe są wykonane przy użyciu efektu piezoelektrycznego materiałów piezoelektrycznych. Spolaryzowany materiał piezoelektryczny ulega odkształceniu mechanicznemu pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Nazywa się to odwrotnym efektem piezoelektrycznym. I odwrotnie, mechaniczne odkształcenie materiału piezoelektrycznego generuje również napięcie, które nazywa się dodatnim efektem piezoelektrycznym. Wykorzystując odwrotny efekt piezoelektryczny, napięcie o wysokiej częstotliwości można przekształcić w wibracje mechaniczne o wysokiej częstotliwości w celu wygenerowania fal ultradźwiękowych; Dodatni efekt piezoelektryczny można również wykorzystać do przekształcenia odebranych wibracji ultradźwiękowych na sygnał elektryczny. Tak działa przetwornik ultradźwiękowy. Przetwornik do pomiaru odległości można traktować jako czterozaciskową sieć J, posiadającą koniec elektryczny i koniec mechaniczny. Siła F i prędkość końcówki mechanicznej, napięcie i prąd zacisku elektrycznego są względem siebie liniowe, gdzie z jest napięciem stałym (lub impedancją elektryczną zwarcia elektrycznego; przewodność elektryczna przy stałej prędkości; A nazywa się współczynnikiem siły, a parametry te są na ogół funkcją częstotliwości.

Dobór materiałów piezoelektrycznych

Materiały piezoelektryczne do wytwarzania przetworników czujników ultradźwiękowych obejmują monokryształy piezoelektryczne, polikrystaliczną ceramikę piezoelektryczną, wysokie polimery piezoelektryczne i piezoelektryczne materiały kompozytowe. Wśród nich ceramika piezoelektryczna z cyrkoniianem ołowiu i tytanianem ma zalety wysokiej wytrzymałości mechanicznej, odporności na temperaturę i wilgoć, niski koszt i dobry efekt sprzęgania elektromechanicznego i jest szeroko stosowana w przetwornikach ultradźwiękowych. Przetwornik ultradźwiękowy w dalmierzu ultradźwiękowym wykorzystuje ceramikę piezoelektryczną z cyrkonianu ołowiu i tytanianu jako materiał wibracyjny.