Selectarea modului de vibrație al traductorului ceramic piezoelectric

 The Ceramica piezoelectrică vibrează sub acțiunea unui câmp electric alternativ extern pentru a excita undele ultrasonice. Modurile de vibrație comune ale ceramicii piezoelectrice sunt vibrațiile de întindere, vibrațiile de îndoire și vibrațiile de forfecare. Modurile de vibrație telescopice utilizate în mod obișnuit ale vibratoarelor ceramice piezoelectrice sunt împărțite în continuare într-un mod de vibrație pe lungime, un mod de vibrație radială și un mod de vibrație pe grosime. Este afișat modul de vibrație pentru grosimea discului. Vibratorul are forma unui disc, iar direcția de polarizare și câmpul electric aplicat sunt ambele paralele cu direcția grosimii, iar vibratorul vibrează în direcția grosimii. Frecvența de rezonanță fundamentală a acestui mod de vibrație este invers proporțională cu grosimea. Intervalul de frecvență aplicabil este de la 30 la 100 kHz, iar lățimea de bandă relativă este între 1 și 4 9/5.

Dacă două alungite Foile emisferei ceramice Pzt de aceeași grosime și polarizate sunt legate între ele, vibrația de încovoiere poate fi generată atunci când este aplicat un câmp electric excitant pentru a face ca una dintre foi să fie alungită și cealaltă să fie scurtată. Cele două foi ceramice care sunt legate sunt polarizate în direcții opuse și conectate la sursa de alimentare în serie; Figura 3b prezintă legătura paralelă a două foi ceramice cu aceeași direcție de polarizare. În două foi ceramice adezive, câmpul electric excită doar una dintre ele pentru a genera vibrații de îndoire. În mod similar, îndoiți doi Foile de traductoare ceramice piezoelectrice pe o foaie de metal subțire sau lipirea unei foi de ceramică pe o foaie de metal subțire poate produce, de asemenea, vibrații de îndoire. Frecvența de rezonanță a modului de vibrație de îndoire a grosimii este legată de relația dintre lungimea z a foii și grosimea totală t a foii adezive. Printre acestea, IV este o constantă de frecvență. Modul de vibrație de îndoire în grosime se aplică la frecvențe cuprinse între 500 Hz și 100 kHz. Dimensiunea unor astfel de vibratoare este în general (lățimea foii ceramice) Z (6 ~ 10) w antrenament ≥ 3,5 t. Modul de vibrație de forfecare în grosime este caracterizat de suprafața electrodului paralelă cu direcția de polarizare, În câmpul electric alternant, foaia componentei cilindrului piezoelectric generează vibrații de forfecare în direcția grosimii. Modul de forfecare a grosimii este mai ușor de excitat și este utilizat în principal în intervalul de frecvență înaltă de la 10 la 60 kHz, care nu va fi descris în detaliu aici. Într-un telemetru cu ultrasunete, traductorul piezoelectric emite unde ultrasonice.

Este necesar ca amplitudinea vibrației vibratorului să fie mare, deci este de preferat să folosiți modul de vibrație la îndoire. În același timp, deoarece impedanța acustică a bolurilor piezo-ceramice este extrem de scăzută, este imposibil ca un material piezoelectric general să realizeze o potrivire a impedanței cu acesta și, prin urmare, trebuie realizat prin intermediul unui strat de tranziție. Se constată că piesa ceramică piezoelectrică este legată de piesa metalică subțire, iar ceramica piezoelectrică este folosită ca sursă de excitație pentru a genera un mod de vibrație de încovoiere, care are o amplitudine mare și o impedanță acustică mică și poate realiza o potrivire a impedanței acustice cu aerul. Sub forma unei foi ceramice și a unei structuri de lipire a foii subțiri de metal, foaia subțire de metal poate servi și ca o peliculă de protecție pentru a proteja ceramica piezoelectrică și electrozii de uzură și deteriorare. Materialul poate fi selectat dintr-un aliaj de înaltă stabilitate nichel-crom-titan. Deoarece piesa de metal este mai subțire, cu atât transmisia alternativă a presiunii sonore este mai mare, piesa metalică este proiectată să fie subțire, în general de aproximativ 0,1 mm.

 Forma și dimensiunea vibratorului

Într-un telemetru cu ultrasunete, câmpul ultrasonic transmis trebuie să aibă formă de evantai, iar un vibrator dreptunghiular este considerat o sursă de undă. O sursă de undă dreptunghiulară de lungime și lățime este utilizată pentru vibrația pistonului, iar câmpul sonor al undei longitudinale radiat în mediul gazos este similar cu sursa discului. Fasciculul principal al discului ceramic piezoelectric este o piramidă patruunghiulară, care este o vedere în perspectivă a lobului principal direcțional al sursei de undă dreptunghiulară.