Classification de principe et de matériau du transducteur en céramique piézoélectrique à ultrasons

Le principe de l'effet piézoélectrique d'une feuille de céramique piézoélectrique ultrasonique est que si la pression est appliquée à un matériau piézoélectrique, elle générera une différence de potentiel (appelée effet piézoélectrique positif), et si une tension est appliquée, elle générera le stress mécanique ( appelé l'effet piézoélectrique inverseAnneau d'éléments piézocéramiques). Si la pression est des vibrations à haute fréquence, un courant à haute fréquence sera généré. Lorsqu'un signal électrique à haute fréquence est appliqué à une céramique piézoélectrique, un signal acoustique à haute fréquence (vibration mécanique) est généré, ce que nous appelons habituellement un signal ultrasonique. En d'autres termes, la céramique piézoélectrique a la fonction de conversion et de conversion inverse entre l'énergie mécanique et l'énergie électrique. Cette relation mutuelle est très intéressante.

Il est divisé en cristaux de céramique piézoélectrique etÉléments piézocéramiques ultrasoniques. Les cristaux piézoélectriques se réfèrent généralement aux monocristaux piézoélectriques et les céramiques piézoélectriques se réfèrent généralement aux polycristaux piézoélectriques. La céramique piézoélectrique est un type de polycristaux formés par mélange, moulage et frittage des matières premières à haute température avec les composants nécessaires, ainsi que des particules fines irrégulières obtenues par réaction en phase solide et frittage entre les particules. Les plaques de céramique piézo avec des propriétés piézoélectriques sont appelées céramiques piézoélectriques, qui sont en fait des piézocéramiques ferroélectriques. Les grains de ce piézocéramique ont des domaines ferroélectriques. Les domaines ferroélectriques sont composés de 180 domaines avec des directions de polarisation spontanée anti-parallèles et 90 domaines avec des directions de polarisation spontanée perpendiculaire. Dans la condition de polarisation artificielle (application du champ électrique DC amélioré), ces domaines sont parfaitement alignés dans le sens du champ électrique externe, et la résistance à la polarisation restante est maintenue après la suppression du champ électrique externe, ils ont donc des caractéristiques piézoélectriques macroscopiques . Par exemple, le titanate de baryum BT, le titanate de zirconate de plomb PZT, le titanate de zircone de plomb modifié, le métaniobate de plomb, le niobate de barium au plomb au plomb, le titanate de plomb modifié PT, etc. Le développement réussi de ce matériau PZT a favorisé l'amélioration et l'amélioration des performances de divers dispositifs piézoélectriques des transducteurs ultrasoniques acoustiques et des capteurs piézoélectriques.

L'effet piézoélectrique de la feuille de céramique piézoélectrique ultrasonique signifie que la structure de certains piézoLes matériaux cristallins ont des caractéristiques asymétriques. Lorsque ces matériaux PZT sont soumis à une contrainte et à une déformation appliqués, les changements (déformation) dans la structure du réseau interne détruiront l'originalité de la neutralité électrique. L'état macroscopique génère un champ électrique polarisé (polarisation), et le champ électrique généré (intensité de polarisation) est proportionnel à l'amplitude de la déformation. Ce phénomène est appelé l'effet piézoélectrique positif, qui a été découvert par les frères Curie en 1880. Plus tard, en 1881, il a été découvert que ce matériau monocusstal a également un effet piézoélectrique inversé. Lorsqu'un matériau avec un effet piézoélectrique positif est soumis à un champ électrique externe, la contrainte et la déformation seront générées, et la déformation est proportionnelle à l'amplitude du champ électrique externe. L'effet piézoélectrique est une caractéristique de la structure cristalline, qui est liée à l'asymétrie de la structure cristalline, et l'amplitude et la nature de l'effet piézoélectrique sont liées à la direction de la contrainte appliquée ou du champ électrique par rapport à l'axe cristallin. Il existe une variété de PZT uniquecéramique piézoMATÉRIAUX DE CRISTAL AVEC EFFETS PIEZOELLECTRIQUES, tels que les cristaux de quartz naturel (SiO 2) et les matériaux monocristaux artificiels, tels que le sulfate de lithium (Li2SO4), le lithium niobate (Linbo3), et similaires.