Principe de travail du transducteur en céramique piézoélectrique

Vue générale deTransducteurs de céramique piézoélectrique

Le transducteur en céramique piézoélectrique est composé de céramique piézoélectriquecristalet deux métaux légers et lourds. Après traitement de polarisation à une certaine température, il a un effet piézoélectrique. Les transducteurs ultrasoniques en céramique piézoélectrique sont entrés dans le domaine de la recherche des personnes depuis longtemps. Il est facile à fabriquer, a une forte contrôlabilité, une sensibilité élevée et un bon couplage électromécanique. TransducteurssommesDéveloppés sur la base de la céramique piézoélectrique comprend les transducteurs ultrasoniques de puissance et les transducteurs ultrasoniques de détection.

La technologie à ultrasons est une technologie de test non destructive largement utilisée. Il est basé sur la théorie acoustique et est en permanence dans les domaines de l'électronique, des communications, de la médecine, de la biologie et de la physique. Dans la technologie de détection moderne, les transducteurs développés à l'aide de la technologie des ultrasons attirent de plus en plus d'attention en raison de leur forte sensibilité et de leur grande précision.

Transducteurs couramment utilisés dans la procédure d'inspectionSS sont transducteurs, magazineTransducteurs netostrictifs, transducteurs acoustiques électromagnétiques et transducteurs laser. Le plus souvent utilisé est le transducteur piézoélectrique, son composant central est la puce piézoélectrique. La tranche piézoélectrique peut être déformée par la pression, ce qui entraîne une polarisation de la tranche elle-même, et les charges liées positives et négatives apparaissent à la surface de la tranche. Cet effet est un effet piézoélectrique. De plus, l'effet piézoélectrique est réversible, c'est-à-dire qu'il se déforme lorsqu'une tension est appliquée à la tranche. Dans le processus de détection, le capteur à ultrasons peut générer des ondes ultrasoniques en utilisant l'effet piézoélectrique inverse et utiliser l'effet piézoélectrique pour atteindre le but de recevoir des ondes ultrasoniques. Les transducteurs ultrasoniques en céramique piézoélectrique sont entrés dans le domaine de la recherche des personnes depuis longtemps. Il est facile à fabriquer, a une forte contrôlabilité, une sensibilité élevée et un bon couplage électromécanique. Les transducteurs développés sur la céramique piézoélectrique comprennent des transducteurs ultrasoniques de puissance et des transducteurs ultrasoniques de détection.

Principe de travail du transducteur en céramique piézoélectrique

Le principe des transducteurs en céramique piézoélectrique est que lorsque la pression ou la tension est appliquée aupztLa céramique, des charges de polarités opposées sont générées aux deux extrémités de la céramique, et le courant est généré par le circuit. Cet effet est appelé l'effet piézoélectrique. Si un transducteur fait de cette céramique piézoélectrique est placé dans l'eau, alors sous l'action des ondes sonores, des charges seront induites aux deux extrémités du transducteur, qui est un récepteur d'ondes acoustique. De plus, l'effet piézoélectrique est réversible. Si un champ électrique alterné est appliqué à la feuille de céramique piézoélectrique, lapiétinLa feuille de céramique deviendra de plus en plus mince de temps en temps, et générera en même temps des vibrations et EMIT Sound Waves. Par conséquent, le problème de l'émetteur à ultrasons est résolu.

Il existe deux types deComponnets à anneaux piézocéramiquesmagazineMétal et céramique piézoélectrique netostrictive. Le but de cet article est de concevoir des transducteurs pour l'usinage ultrasonique mécanique de haute puissance, donc seuls les transducteurs en céramique piézoélectrique sont discutés. En tant que type de réseau de transmission d'énergie, le transducteur en céramique piézoélectrique a le problème de l'efficacité de la conversion d'énergie. L'efficacité de conversion est liée au choix du matériau du transducteur, de la forme de vibration, de la structure du système de vibration mécanique (y compris du mécanisme de support) et de la fréquence de fonctionnement. Par conséquent, dans la conception de transducteurs à ultrasons, divers facteurs doivent être pris en compte, tels que l'impédance acoustique, la réponse en fréquence, la correspondance d'impédance, la structure acoustique, le mode de vibration et les matériaux de conversion, ainsi que la façon de concevoir et de coordonner ces facteurs afin d'atteindre Meilleure valeur de conversion électro-acoustique.

Le transducteur en céramique piézoélectrique est un matériau en céramique électronique avec des caractéristiques piézoélectriques. La principale différence par rapport à un cristal de quartz piézoélectrique typique qui ne contient pas de composants ferroélectriques est que les phases cristallines qui constituent ses principaux composants sont les grains de cristal ferroélectrique. CarpiétinLa céramique sont des agrégats polycristallins avec des grains orientés aléatoirement, le vecteur de polarisation spontané de chaque grain ferroélectrique est également désorienté. Pour lepiétincéramiquesPour présenter des propriétés macro-piézoélectriques, la céramique piézoélectrique doit être polarisée dans un fort champ électrique DC après le tir, et la face d'extrémité est soumise à plusieurs électrodes, de sorte que le vecteur de polarisation de l'orientation du trouble d'origine est préférentiellement orienté dans le sens de l'électricité champ. Après le traitement de polarisation, la céramique piézoélectrique maintiendra une certaine intensité de polarisation résiduelle macro, de sorte que la céramique a une certaine pression.

Application du transducteur en céramique piézoélectrique

En raison des avantages sans contact de la technologie ultrasonique, essayez de postulerTransducteurs ultrasoniques en céramique piézoélectriqueau système de détection de concentration liquide. La puce du système utilise la série Spartan 3E FPGA. Le transducteur en céramique piézoélectrique joue un rôle important dans la transmission et la réception des signaux. Le signal à ultrasons d'une certaine fréquence et amplitude générés par le transducteur est entraîné dans le liquide à travers le circuit de transmission. Une fois le signal atténué par le liquide, le signal avec des informations de concentration de liquide peut être reçu du transducteur de réception. Grâce à l'analyse de la méthode d'atténuation sonore, la concentration approximative du liquide est effectivement obtenue. La conception logicielle du système comprend le programme principal, le programme de mesure à ultrasons, le programme de contrôle des impulsions, le programme Pulse Transmetteur, le programme de contrôle d'acquisition ADC et le programme d'horloge et d'alarme.

Dans l'expérience, le liquide statique peut être mesuré en premier, la méthode d'atténuation à ultrasons est utilisée pour analyser le signal collecté à l'extrémité de réception, l'enveloppe est traitée et les informations de concentration sont obtenues en combinant le chemin de propagation du signal (diamètre du tuyau). Ensuite, la mesure dynamique du liquide dynamique est effectuée, et le chemin de propagation du signal doit considérer la vitesse d'écoulement du liquide pour calculer le chemin approximatif.