Seleção de modo de vibração de transdutor cerâmico piezoelétrico

oCerâmica piezoelétricaVibra sob a ação de um campo elétrico alternado externo para excitar ondas ultrassônicas. Os modos de vibração comuns de cerâmicas piezoelétricas estão alongamento de vibração, flexão de vibração e vibração de cisalhamento. Os modos de vibração telescópicos comumente usados ​​de vibradores cerâmicos piezoelétricos são divididos em um modo de vibração de comprimento, um modo de vibração radial e um modo de vibração de espessura. O modo de vibração de espessura do disco é mostrado. O vibrador está na forma de um disco, e a direção de polarização e o campo elétrico aplicado são paralelos à direção da espessura, e o vibrador vibra na direção da espessura. A frequência de ressonância fundamental deste modo de vibração é inversamente proporcional à espessura. A faixa de frequência aplicável é de 30 a 100 kHz, e a largura de banda relativa é de 1 a 4 9/5.

Se dois alongadosHemisfério cerâmico PZT.As folhas da mesma espessura e polarizada são ligadas juntas, a vibração de flexão pode ser gerada quando um emocionante campo elétrico é aplicado para causar uma das folhas a serem alongadas e a outras a serem encurtadas. As duas folhas cerâmicas que são ligadas são polarizadas em direções opostas e conectadas à fonte de alimentação em série; A Figura 3B mostra a conexão paralela de duas folhas cerâmicas com a mesma direção de polarização. Em duas folhas adesivas cerâmicas, o campo elétrico excita apenas um deles a gerar vibração de flexão. Da mesma forma, dobrando doisTransdutor cerâmico piezoelétricoFolhas em uma folha de metal fina ou vinculação de uma folha de cerâmica a uma folha de metal fina também pode produzir vibração de flexão. A frequência ressonante do modo de vibração de flexão de espessura está relacionada à relação entre o comprimento z da folha e a espessura total T da folha adesiva. Entre eles, iv é uma constante de frequência. O modo de vibração de flexão de espessura aplica-se a frequências que variam de 500 Hz a 100 kHz. O tamanho de tais vibradores é geralmente (a largura da folha cerâmica) Z (6 ~ 10) W Treinando ≥ 3,5 t. O modo de vibração de cisalhamento de espessura é caracterizado pela superfície do eletrodo paralela à direção de polarização, no campo elétrico alternado, a folha de componente do cilindro piezoelétrico gera vibração de cisalhamento na direção da espessura. O modo de cisalhamento de espessura é mais fácil de ser animado e é usado principalmente no intervalo de alta frequência de 10 a 60 kHz, que não será descrito em detalhes aqui. Em um localizador de gama ultrassônica, o transdutor piezoelétrico emite ondas ultrassônicas.

É necessário que a amplitude da vibração do vibrador seja grande, por isso é preferível usar o modo de vibração de flexão. Ao mesmo tempo, porque a impedância acústica de tigelas de cerâmica piezo é extremamente baixa, é impossível que um material piezoelétrico geral alcance a impedância que corresponda a ele e, portanto, deve ser realizada por meio de uma camada de transição. Verifica-se que a peça cerâmica piezoelétrica é ligada à peça de metal fina, e a cerâmica piezoelétrica é usada como a fonte de excitação para gerar um modo de vibração de flexão, que tem uma grande amplitude e uma pequena impedância acústica, e pode alcançar a correspondência acústica com ar. Na forma de uma folha de cerâmica e uma estrutura de ligação de chapa de metal fina, a folha de metal fina também pode servir como uma película protetora para proteger as cerâmicas piezoelétricas e eletrodos de desgaste e danos. O material pode ser selecionado de alta estabilidade níquel-cromo-titanium liga. Como o mais fino é a peça de metal, maior é a pressão sonora de transmitância recíproca, a peça de metal é projetada para ser fina, geralmente cerca de 0,1 mm.

Forma e tamanho vibrador

Em um localizador de gama ultrassônica, o campo ultrassônico transmitido é necessário para ser formado por fãs, e um vibrador retangular é considerado como uma fonte de onda. Uma fonte de onda retangular de comprimento e largura é usada para vibração do pistão, e o campo de som de onda longitudinal irradiado no meio de gás é semelhante à fonte de disco. O principal feixe do disco cerâmico piezoelétrico é uma pirâmide quadrangular, que é uma vista em perspectiva do lóbulo principal direcional da fonte de onda retangular.