Auswahl des Vibrationsmodus des piezoelektrischen Keramikwandlers

Daspiezoelektrische Keramikvibriert unter der Wirkung eines externen alternierenden elektrischen Feldes, um Ultraschallwellen zu erregen. Die üblichen Schwingungsmodi der piezoelektrischen Keramik dehnen Vibrationen, Biegevibrationen und Schervibrationen. Die häufig verwendeten teleskopischen Schwingungsmodi von piezoelektrischen Keramikvibratoren werden weiter in einen Längenvibrationsmodus, einen radialen Schwingungsmodus und einen Dickenschwingungsmodus unterteilt. Der Vibrationsmodus der Scheibendicke wird angezeigt. Der Vibrator hat die Form einer Scheibe, und die Polarisationsrichtung und das angelegte elektrische Feld sind beide parallel zur Dickungsrichtung, und der Vibrator vibriert in Dickungsrichtung. Die grundlegende Resonanzfrequenz dieses Schwingungsmodus ist umgekehrt proportional zur Dicke. Der anwendbare Frequenzbereich beträgt 30 bis 100 kHz und die relative Bandbreite liegt innerhalb von 1 bis 4 9/5.

Wenn zwei längerPZT -Keramik -HemisphäreBlätter der gleichen Dicke und polarisiert werden miteinander verbunden, Biegevibrationen können erzeugt werden, wenn ein aufregendes elektrisches Feld angewendet wird, um zu veranlassen, dass eines der Blätter verlängert und das andere verkürzt wird. Die beiden Keramikblätter, die gebunden sind, werden in entgegengesetzte Richtungen polarisiert und mit der Stromversorgung in Reihe verbunden. Abbildung 3b zeigt die parallele Verbindung von zwei Keramikblättern mit der gleichen Polarisationsrichtung. In zwei Keramikkleberblättern erregt das elektrische Feld nur einen von ihnen, um eine Biegeschwingung zu erzeugen. In ähnlicher Weise zwei Biegung zweipiezoelektrischer KeramikwandlerBlätter auf einem dünnen Metallblech oder einer Bindung eines Keramikblatts an ein dünnes Metallblech können auch eine Biegevibration erzeugen. Die Resonanzfrequenz des Vibrationsmodus der Dickenbiegung hängt mit der Beziehung zwischen der Länge Z des Blattes und der Gesamtdicke t des Klebstoffblatts zusammen. Unter ihnen ist IV eine Frequenzkonstante. Der Vibrationsmodus der Dickenbiegung gilt für Frequenzen im Bereich von 500 Hz bis 100 kHz. Die Größe solcher Vibratoren ist im Allgemeinen (die Breite des Keramikblatts) z (6 ~ 10) W -Training ≥ 3,5 t. Der Modus der Dicke -Schervibration ist durch die Elektrodenoberfläche parallel zur Polarisationsrichtung im alternierenden elektrischen Feld charakterisiert, dass das piezoelektrische Zylinderkomponentenblatt eine Schervibration in der Dickungsrichtung erzeugt. Der Schermodus der Dicken ist leichter angeregt und wird hauptsächlich im Hochfrequenzbereich von 10 bis 60 kHz verwendet, was hier nicht ausführlich beschrieben wird. In einem Ultraschallbereichsfinder emittiert der piezoelektrische Wandler Ultraschallwellen.

Es ist erforderlich, dass die Amplitude der Vibratorvibration groß ist, sodass es vorzuziehen ist, den Biegevibrationsmodus zu verwenden. Gleichzeitig ist die akustische Impedanz von Piezo -Keramikschalen extrem niedrig, es ist für ein allgemeines piezoelektrisches Material unmöglich, eine Impedanz zu erreichen, die damit abgibt, und muss daher mittels einer Übergangsschicht realisiert werden. Es wurde festgestellt, dass das piezoelektrische Keramikstück an das dünne Metallstück gebunden ist und die piezoelektrische Keramik als Anregungsquelle verwendet wird, um einen Biegevibrationsmodus zu erzeugen, der eine große Amplitude und eine kleine akustische Impedanz aufweist und eine akustische Impedanz -Matching -Matching erreichen kann mit Luft. In Form eines Keramikblechs und einer dünnen Metallblech -Bindungsstruktur kann das dünne Metallblech auch als Schutzfilm dienen, um die piezoelektrische Keramik und Elektroden vor Verschleiß und Beschädigung zu schützen. Das Material kann aus Nickel-Chrom-Titan-Legierung mit hoher Stabilität ausgewählt werden. Da das Dünner das Metallstück ist, ist das Metallstück umso dünn, im Allgemeinen etwa 0,1 mm.

Vibratorform und Größe

In einem Ultraschallbereichsfinder muss das übertragene Ultraschallfeld fächerförmig sein und ein rechteckiger Vibrator als Wellenquelle angesehen. Für die Kolbenvibration wird eine rechteckige Wellenquelle für Länge und Breite verwendet, und das im Gasmedium ausgestrahlte Längswellenschallfeld ähnelt der Festplattenquelle. Der Hauptstrahl der piezoelektrischen Keramikscheibe ist eine viereckige Pyramide, die eine perspektivische Ansicht des Richtungslappen der rechteckigen Wellenquelle ist.