Application de céramique piézoélectrique utilisée dans le transducteur à distance à ultrasons

Au cours des 20 dernières années,Coût des cristaux piézoélectriquess'est développé rapidement au pays et à l'étranger. En raison de leurs avantages de production simple, de faible coût et de bonne stabilité, ils ont été largement utilisés dans les domaines de l'électronique, de la lumière, de la chaleur et de l'acoustique, et ont une large gamme. Les transducteurs à ultrasons sont faits de céramiques piézoélectriques qui peuvent produire des ondes ultrasoniques avec une bonne directivité. Ils sont idéaux pour mesurer des paramètres tels que la vitesse et la distance, et peuvent fonctionner de manière stable et fiable dans les conditions environnementales difficiles.

À propos du dispositif ultrasonique de la part de la gamme, Ultrasonic fait référence aux ondes sonores avec une fréquence supérieure à 20 kHz, ce qui est une onde mécanique. En raison de sa bonne directionnalité et de sa tolérance à l'environnement, il est utilisé dans la technologie de mesure du couple. Le dispositif ultrasonique de tâches est une technique de tâtonnerie sans contact. Les méthodes incluent principalement la méthode d'impulsion, la méthode de phase et la méthode de conversion de fréquence. Le dispositif ultrasonique de la partage utilise principalement la méthode d'impulsion. La méthode d'impulsion détermine directement la valeur de distance en mesurant le temps pendant lequel le signal d'impulsion porteuse se déplace d'avant en arrière sur la distance à mesurer. La formule deProduction d'énergie de la plaque piézoest d = vt2d / 2, où d est la distance à mesurer; V est la vitesse de propagation du porteur dans l'air; Le T2D est le temps aller-retour des transporteurs. La précision de la méthode d'impulsion est affectée par la précision de la mesure du temps, et la précision de la mesure du temps est affectée par la fréquence d'oscillation. Si l'onde à ultrasons est utilisée comme support et que la précision de mesure de la distance est d≤1cm, la précision du test temporel doit être t≤5,9 × 10-5S, c'est-à-dire tant que la fréquence d'oscillation atteint 1,7 × 104 Hz, C'est très facile à mettre en œuvre.

Les transducteurs ultrasoniques piézoélectriques sont fabriqués en utilisant l'effet piézoélectrique des matériaux piézoélectriques. Le matériau piézoélectrique polarisé subit une déformation mécanique sous l'action d'un champ électrique appliqué. C'est ce qu'on appelle l'effet piézoélectrique inverse. Inversement, la déformation mécanique du matériau piézoélectrique produit également une tension, appelée effet piézoélectrique positif. En utilisant l'effet piézoélectrique inverse, la tension haute fréquence peut être convertie en vibration mécanique à haute fréquence pour générer des ondes ultrasoniques; L'effet piézoélectrique positif peut également être utilisé pour convertir la vibration ultrasonique de réception en un signal électrique. C'est ainsi que fonctionne le transducteur à ultrasons. Les transducteurs à ultrasons piézoélectriques peuvent être considérés comme des réseaux à quatre terminaux aux extrémités électriques et mécaniques.

Le choix des matériaux piézoélectriquesplaques électriques piézoresest que les matériaux piézoélectriques pour fabriquer des transducteurs à ultrasons comprennent des monocristaux piézoélectriques, des céramiques piézoélectriques polycristallines, des polymères élevés piézoélectriques et des matériaux composites piézoélectriques. Parmi eux, la céramique piézoélectrique du titanate de zirconate de plomb présente les avantages d'une résistance mécanique élevée, d'une résistance à la température et d'une humidité, d'un bon coût et d'un bon effet de couplage électromécanique, et ont été largement utilisés dans les transducteurs à ultrasons. Le transducteur à ultrasons dans le chercheur de gamme à ultrasons utilise la céramique piézoélectrique de titanate de zirconate de plomb comme matériau du vibrateur.

Si deux allongésdisque piézoélectrique cristal piézoélectriqueDe la même épaisseur et polarisés sont liés ensemble, des vibrations de flexion peuvent être générées lorsqu'un champ électrique passionnant est appliqué pour être allongé et que l'autre est raccourci. Les deux feuilles de céramique piézo-piétique qui sont liées sont polarisées dans les directions opposées et sont connectées en série à l'alimentation électrique; Les modes de connexion parallèles des deux feuilles de céramique piézo-piézo ayant la même direction de polarisation sont indiqués. Dans deux feuilles d'adhésif en céramique piézo, le champ électrique excite seulement l'un d'eux pour produire des vibrations de flexion. De même, la liaison de deux feuilles de céramique piézoélectrique à une mince feuille de métaux, ou liant une feuille de céramique à une feuille de métaux minces, peut également produire une épaisseur de vibration de flexion. La fréquence de résonance FR du mode de vibration de flexion et la longueur de la feuille. La relation entre l'épaisseur totale t et la feuille d'adhésif est FR = NLTTL2, où NLT est une constante de fréquence. Le mode de vibration de flexion d'épaisseur est applicable à une plage de fréquences de 500 Hz à 100 kHz. La taille d'un tel vibrateur est généralement la largeur de la feuille de céramique, l = (6 ~ 10) W W ≥ 3,5T. Le mode de vibration de cisaillement d'épaisseur est caractérisé en ce que la surface de l'électrode est parallèle à la direction de polarisation, et la feuille de céramique piézo est soumise à une vibration de cisaillement dans la direction de l'épaisseur sous l'action d'un champ électrique alternant. Le mode de cisaillement d'épaisseur est relativement facile à être excité et est principalement utilisé dans la plage de fréquences haute de 10 à 60 kHz, ce qui ne sera pas décrit en détail. Dans le chercheur de gamme à ultrasons, le transducteur piézoélectrique émet des ondes ultrasoniques et l'amplitude de la vibration du vibrateur est grande, donc le mode de vibration de flexion est préférable. Dans le même temps, parce que l'impédance acoustique de l'air est extrêmement faible, il est impossible pour un matériau piézoélectrique général d'atteindre l'impédance correspondant à elle, et donc elle doit être réalisée au moyen d'une couche de transition. Il est constaté que la céramique piézoélectrique la pièce est liée à la mince pièce en métal, et leéchographie du transducteur piézoélectriqueest utilisé comme source d'excitation pour générer un mode de vibration de flexion, qui a une grande amplitude et une petite impédance acoustique, et peut atteindre l'impédance acoustique correspondant à l'air. . Cet article est sous la forme d'une structure liée de feuilles de céramique piézo et de feuilles métalliques minces.

Les feuilles métalliques minces peuvent également agir comme un film de protection pour protéger la céramique et les électrodes piézoélectriques contre l'usure et les dommages. Le matériau peut être sélectionné à partir d'alliage de titane de chrome nickel à haute stabilité. Étant donné que le métal plus mince est le plus élevé, la pression acoustique est la transmittance alternative, la pièce métallique est conçue pour être mince, généralement environ 0,1 mm.La forme et taille du vibrateur dans le chercheur de gamme à ultrasons nécessite que le champ ultrasonique transmis soit fan- en forme, compte tenu de l'utilisation d'un vibrateur rectangulaire comme source d'onde. Une source d'onde rectangulaire de longueur L et Wiveth W est utilisée pour les vibrations du piston, et le champ sonore d'onde longitudinal est rayonné dans le milieu gazeux est similaire à la source disque. Le faisceau principal du rayonnement est une pyramide quadrangulaire, est une vue en perspective du lobe principal directionnel de la source d'onde rectangulaire. Le chercheur de gamme à ultrasons émet une onde ultrasonique de 36 kHz pour une seule fréquence, c'est-à-dire que la fréquence résonante de l'oscillateur en céramique piézoélectrique est de 36 kHz. Cette fréquence satisfait non seulement aux exigences du système pour la plage de détection, la précision et la sensibilité, mais fait également que les ondes ultrasoniques transmises ont une efficacité plus élevée dans la propagation de l'air. Grâce au calcul de la formule et à la correction expérimentale, la taille du vibrateur rectangulaire en céramique piézoélectrique est déterminée comme suit: l = 26,5 mm, w = 11,2 mm, le transducteur piézoélectrique est conçu comme une structure étroite de résonance de fréquence fondamentale, et la coquille est faite de Engineering Plastic. Il peut réparer et protéger les feuilles d'adhésif en métal et en céramique. Les deux broches d'électrode sont respectivement connectées à l'électrode du métal et de la pièce en céramique à travers les fils de plomb, et la manière de connexion peut être soudée par la soudure ou la colle conductrice à basse température.