Mis on ultraheli piesoelektrilise keraamika tööpõhimõte?
Piesoelektrilise keraamilise lehe põhimõte: kui keraamilisele lehele rakendatakse survet või pinget, tekivad keraamilise lehe mõlemas otsas vastupidise polaarsusega laengud ja vooluahela kaudu genereeritakse vool. Seda efekti nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. Kui sellest piesoelektrilisest keraamikast valmistatud andur panna vette, indutseeritakse helilainete toimel laengud anduri mõlemas otsas, mis on helilainete vastuvõtjad. Lisaks on piesoelektriline efekt pöörduv. Kui piesoelektrilisele keraamilisele lehele rakendatakse vahelduv elektriväli, muutub keraamiline leht aeg-ajalt õhemaks ja paksemaks, vibreerib ja kiirgab helilaineid. Seetõttu on ultrahelisaatja probleem lahendatud.
Piesoelektriliste keraamiliste muundurite jaoks on kaks materjali: magnetostriktiivsed metallid ja piesoelektriline keraamika. Selle artikli eesmärk on kujundada andurid suure võimsusega mehaaniliseks ultrahelitöötluseks, seega käsitletakse ainult piesoelektrilisi keraamilisi muundureid. Energia ülekandevõrguna on piesoelektrilisel keraamilisel muunduril energia muundamise tõhususe probleem. Konversiooni efektiivsus on seotud anduri materjali valiku, vibratsiooni vormi, mehaanilise vibratsioonisüsteemi (sh tugimehhanismi) struktuuri ja töösagedusega. Seetõttu tuleks ultraheliandurite projekteerimisel arvesse võtta mitmesuguseid tegureid, nagu akustiline takistus, sagedusreaktsioon, impedantsi sobitamine, akustiline struktuur, vibratsioonirežiimid ja konversioonimaterjalid ning kuidas neid tegureid kavandada ja koordineerida nii, et elektroakustiline muundamine toimuks. võib saavutada parima väärtuse.
Piesoelektriline keraamiline muundur on piesoelektriliste omadustega elektrooniline keraamiline materjal. Peamine erinevus tüüpilisest ferroelektriliste komponentideta piesoelektrilistest kvartskristallidest seisneb selles, et selle põhikomponendid moodustavad kristallifaasid on kõik ferroelektriliste kristallide terad. Kuna keraamika on juhuslikult orienteeritud teradega polükristallilised agregaadid, on ka iga ferroelektrilise tera spontaanne polarisatsioonivektor desorienteeritud. Selleks, et keraamikal oleks makroskoopilised piesoelektrilised omadused, tuleb piesoelektriline keraamika pärast põletamist polariseerida tugevas alalisvoolu elektriväljas ja otspind allutada mitmele elektroodile, nii et algse ebakorrapärase orientatsiooni polarisatsioonivektor on eelistatavalt orienteeritud elektrivälja suund ja pärast elektrivälja kõrvaldamist säilitab piesoelektriline keraamika pärast polarisatsioonitöötlust teatud makroskoopilise jääkpolarisatsiooni, nii et keraamikal on teatud rõhk.
