Wybór trybu wibracji piezoelektrycznego przetwornika ceramicznego

 The Ceramika piezoelektryczna wibruje pod wpływem zewnętrznego zmiennego pola elektrycznego, wzbudzając fale ultradźwiękowe. Typowe tryby wibracji ceramiki piezoelektrycznej to wibracje rozciągające, wibracje zginające i wibracje ścinające. Powszechnie stosowane tryby wibracji teleskopowych piezoelektrycznych wibratorów ceramicznych są dalej podzielone na tryb wibracji wzdłużnej, tryb wibracji promieniowej i tryb wibracji grubości. Wyświetlany jest tryb wibracji grubości dysku. Wibrator ma kształt dysku, a kierunek polaryzacji i przyłożone pole elektryczne są równoległe do kierunku grubości, a wibrator wibruje w kierunku grubości. Podstawowa częstotliwość rezonansowa tego trybu wibracji jest odwrotnie proporcjonalna do grubości. Stosowany zakres częstotliwości wynosi od 30 do 100 kHz, a względna szerokość pasma mieści się w zakresie od 1 do 4 9/5.

Jeśli dwa wydłużone Arkusze półkuli ceramicznych Pzt o tej samej grubości i spolaryzowane są ze sobą łączone. Wibracje zginające mogą być generowane, gdy przyłożone zostanie wzbudzające pole elektryczne, powodujące wydłużenie jednego z arkuszy, a skrócenie drugiego. Dwa łączone arkusze ceramiczne są spolaryzowane w przeciwnych kierunkach i połączone szeregowo z zasilaczem; Rysunek 3b przedstawia równoległe połączenie dwóch arkuszy ceramicznych o tym samym kierunku polaryzacji. W dwóch ceramicznych arkuszach samoprzylepnych pole elektryczne wzbudza tylko jeden z nich, powodując wibracje zginające. Podobnie zginanie dwóch arkusze piezoelektrycznego przetwornika ceramicznego na cienkiej blasze lub łączenie arkusza ceramicznego z cienką blachą może również powodować wibracje zginające. Częstotliwość rezonansowa trybu drgań przy zginaniu grubości jest związana z zależnością pomiędzy długością z arkusza i całkowitą grubością t arkusza kleju. Wśród nich IV jest stałą częstotliwościową. Tryb drgań przy zginaniu na grubość dotyczy częstotliwości w zakresie od 500 Hz do 100 kHz. Rozmiar takich wibratorów to zazwyczaj (szerokość blachy ceramicznej) Z (6 ~ 10) w treningu ≥ 3,5 t. Tryb drgań ścinających na grubość charakteryzuje się tym, że powierzchnia elektrody jest równoległa do kierunku polaryzacji. W zmiennym polu elektrycznym blacha składowa cylindra piezoelektrycznego generuje drgania ścinające w kierunku grubości. Tryb ścinania na grubość jest łatwiejszy do wzbudzenia i jest stosowany głównie w zakresie wysokich częstotliwości od 10 do 60 kHz, który nie będzie tutaj szczegółowo opisywany. W dalmierzach ultradźwiękowych przetwornik piezoelektryczny emituje fale ultradźwiękowe.

Wymagane jest, aby amplituda drgań wibratora była duża, dlatego zaleca się stosowanie trybu drgań zginających. Jednocześnie, ponieważ impedancja akustyczna czasz piezoceramicznych jest wyjątkowo niska, nie jest możliwe, aby ogólny materiał piezoelektryczny osiągnął z nimi impedancję dopasowaną i dlatego należy to zrealizować za pomocą warstwy przejściowej. Stwierdzono, że piezoelektryczny element ceramiczny jest połączony z cienkim metalowym elementem, a ceramika piezoelektryczna jest wykorzystywana jako źródło wzbudzenia do generowania trybu drgań zginających, który ma dużą amplitudę i małą impedancję akustyczną i może osiągnąć dopasowanie impedancji akustycznej do powietrza. W postaci arkusza ceramicznego i cienkiej blachy, cienka blacha może również służyć jako warstwa ochronna chroniąca ceramikę piezoelektryczną i elektrody przed zużyciem i uszkodzeniem. Materiał można wybrać spośród stopu niklowo-chromowo-tytanowego o wysokiej stabilności. Ponieważ im cieńszy jest element metalowy, tym wyższa jest przepuszczalność ciśnienia akustycznego, dlatego element metalowy jest zaprojektowany tak, aby był cienki, zwykle około 0,1 mm.

 Kształt i rozmiar wibratora

W dalmierzu ultradźwiękowym przesyłane pole ultradźwiękowe musi mieć kształt wachlarza, a za źródło fali uważa się wibrator prostokątny. Do drgań tłoka wykorzystuje się źródło fali prostokątnej o długości i szerokości, a pole dźwiękowe fali podłużnej wypromieniowanej w ośrodku gazowym jest podobne do źródła dyskowego. Główną wiązką piezoelektrycznego dysku ceramicznego jest czworokątna piramida, która jest widokiem perspektywicznym kierunkowego listka głównego prostokątnego źródła fali.