Sélection du mode de vibration du transducteur en céramique piézoélectrique

Lacéramique piézoélectriquevibre sous l'action d'un champ électrique alterné externe pour exciter les ondes ultrasoniques. Les modes de vibration communs de la céramique piézoélectrique sont des vibrations d'étirement, des vibrations de flexion et des vibrations de cisaillement. Les modes de vibration télescopiques couramment utilisés des vibrateurs en céramique piézoélectrique sont divisés en mode de vibration de longueur, un mode de vibration radial et un mode de vibration d'épaisseur. Le mode de vibration d'épaisseur du disque est montré. Le vibrateur est sous la forme d'un disque, et la direction de polarisation et le champ électrique appliqué sont tous deux parallèles à la direction de l'épaisseur, et le vibrateur vibre dans la direction de l'épaisseur. La fréquence de résonance fondamentale de ce mode de vibration est inversement proportionnelle à l'épaisseur. La plage de fréquences applicable est de 30 à 100 kHz, et la bande passante relative est de 1 à 4 9/5.

Si deux allongésHémisphère en céramique PZTDes feuilles de même épaisseur et polarisées sont liées ensemble, des vibrations de flexion peuvent être générées lorsqu'un champ électrique passionnant est appliqué pour provoquer l'allongement de l'une des feuilles et que l'autre est raccourci. Les deux feuilles de céramique liées sont polarisées dans des directions opposées et connectées à l'alimentation électrique en série; La figure 3B montre la connexion parallèle de deux feuilles de céramique avec la même direction de polarisation. Dans deux feuilles d'adhésif en céramique, le champ électrique excite seulement l'un d'eux pour générer des vibrations de flexion. De même, en pliant deuxtransducteur en céramique piézoélectriqueLes feuilles sur une feuille de métaux minces ou le lien d'une feuille de céramique sur une feuille de métaux mince peuvent également produire des vibrations de flexion. La fréquence résonante du mode de vibration de flexion d'épaisseur est liée à la relation entre la longueur z de la feuille et l'épaisseur totale t de la feuille adhésive. Parmi eux, IV est une constante de fréquence. Le mode de vibration de flexion d'épaisseur s'applique aux fréquences allant de 500 Hz à 100 kHz. La taille de ces vibrateurs est généralement (la largeur de la feuille de céramique) z (6 ~ 10) W formation ≥ 3,5 t. Le mode de vibration de cisaillement d'épaisseur est caractérisé par la surface de l'électrode parallèle à la direction de polarisation, dans le champ électrique alternatif, la feuille de composante du cylindre piézoélectrique génère des vibrations de cisaillement dans la direction de l'épaisseur. Le mode de cisaillement d'épaisseur est plus 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 ici. Dans un chercheur de gamme à ultrasons, le transducteur piézoélectrique émet des ondes ultrasoniques.

Il est nécessaire que l'amplitude de la vibration du vibrateur soit grande, il est donc préférable d'utiliser le mode de vibration de flexion. Dans le même temps, parce que l'impédance acoustique des bols en céramique piézo 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. On constate que la pièce en céramique piézoélectrique est liée à la pièce métallique mince, et que la céramique piézoélectrique est utilisée 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 une correspondance d'impédance acoustique avec de l'air. Sous la forme d'une feuille de céramique et d'une structure de liaison de feuille en métaux minces, la feuille de métaux mince peut également servir de film de protection pour protéger la céramique et les électrodes piézoélectriques contre l'usure et les dommages. Le matériau peut être sélectionné à partir de l'alliage à haute stabilité nickel-chrome-titanium. Étant donné que le mince est la pièce métallique, plus la pression de la pression acoustique est la transmittance alternative, la pièce métallique est conçue pour être mince, généralement environ 0,1 mm.

Forme et taille du vibrateur

Dans un chercheur de gamme à ultrasons, le champ ultrasonique transmis est nécessaire pour être en forme de ventilateur, et un vibrateur rectangulaire est considéré comme une source d'onde. Une source d'onde rectangulaire de longueur et de largeur est utilisée pour les vibrations du piston, et le champ sonore d'onde longitudinal rayonné dans le milieu gazeux est similaire à la source du disque. Le faisceau principal du disque en céramique piézoélectrique est une pyramide quadrangulaire, qui est une vue en perspective du lobe principal directionnel de la source d'onde rectangulaire.