Principiul și clasificarea materialelor traductorului ceramic piezoelectric cu ultrasunete

Principiul efectului piezoelectric al unei foi ceramice piezoelectrice cu ultrasunete este că, dacă se aplică presiune pe un material piezoelectric, acesta va genera o diferență de potențial (numită efect piezoelectric pozitiv), iar dacă se aplică o tensiune, va genera stres mecanic (numit efect piezoelectric invers). inel de elemente piezoceramice ). Dacă presiunea este vibrație de înaltă frecvență, va fi generat curent de înaltă frecvență. Atunci când un semnal electric de înaltă frecvență este aplicat unei ceramice piezoelectrice, este generat un semnal acustic de înaltă frecvență (vibrație mecanică), ceea ce numim de obicei un semnal ultrasonic. Cu alte cuvinte, ceramica piezoelectrică are funcția de conversie și conversie inversă între energia mecanică și energia electrică. Această relație reciprocă este foarte interesantă.

Este împărțit în cristale ceramice piezoelectrice și elemente piezoceramice cu ultrasunete . Cristalele piezoelectrice se referă de obicei la monocristale piezoelectrice, iar ceramica piezoelectrică se referă de obicei la policristale piezoelectrice. Ceramica piezoelectrică este un tip de policristale care se formează prin amestecarea, turnarea și sinterizarea materiilor prime la temperatură înaltă cu componentele necesare, precum și a particulelor fine neregulate obținute prin reacția în fază solidă și sinterizarea între particule. Plăcile piezoceramice cu proprietăți piezoelectrice se numesc ceramică piezoelectrică, care sunt de fapt piezoceramice feroelectrice. Granulele acestei piezoceramice au domenii feroelectrice. Domeniile feroelectrice sunt compuse din 180 de domenii cu direcții de polarizare spontană anti-paralelă și 90 de domenii cu direcții de polarizare spontană perpendiculare. În condiția polarizării artificiale (aplicarea câmpului electric DC îmbunătățit), aceste domenii sunt perfect aliniate în direcția câmpului electric extern, iar puterea de polarizare rămasă este menținută după ce câmpul electric extern este îndepărtat, astfel încât au caracteristici piezoelectrice macroscopice. De exemplu, titanat de bariu Bt, titanat de zirconat de plumb PZT, titanat de zirconat de plumb modificat, metaniobat de plumb, niobat de plumb de litiu bariu pbln, titanat de plumb modificat pt şi altele asemenea. Dezvoltarea cu succes a acestui material PZT a promovat îmbunătățirea și îmbunătățirea performanței diferitelor dispozitive piezoelectrice ale traductoarelor acustice ultrasonice și senzorilor piezoelectrici.

Efectul piezoelectric al foii ceramice piezoelectrice cu ultrasunete înseamnă că structura unor materiale piezocristal unice are caracteristici asimetrice. Atunci când aceste materiale PZT sunt supuse solicitărilor și deformațiilor aplicate, modificările (deformarea) în structura rețelei interne vor distruge originalitatea neutralității electrice. Starea macroscopică generează un câmp electric polarizat (polarizare), iar câmpul electric generat (intensitatea polarizării) este proporțional cu mărimea deformarii. Acest fenomen se numește efect piezoelectric pozitiv, care a fost descoperit de frații Curie în 1880. Mai târziu, în 1881, s-a descoperit în continuare că acest material monocristal are și un efect piezoelectric invers. Când un material cu efect piezoelectric pozitiv este supus unui câmp electric extern, se vor genera stres și deformare, iar deformarea este proporțională cu mărimea câmpului electric extern. Efectul piezoelectric este o caracteristică a structurii cristaline, care este legată de asimetria structurii cristaline, iar mărimea și natura efectului piezoelectric este legată de direcția tensiunii aplicate sau a câmpului electric în raport cu axa cristalului. Există o varietate de PZT unic Materiale cristaline piezo-ceramice de mare putere cu efecte piezoelectrice, cum ar fi cristale de cuarț natural (SiO 2 ) și materiale artificiale monocristaline, cum ar fi sulfat de litiu (Li2SO4), niobat de litiu (LiNbO3) și altele asemenea.