Aký je princíp fungovania ultrazvukovej piezoelektrickej keramiky?
Princíp piezoelektrickej keramickej dosky: Keď sa na keramickú dosku aplikuje tlak alebo napätie, na oboch koncoch keramickej dosky sa generujú náboje opačných polarít a obvodom sa generuje prúd. Tento efekt sa nazýva piezoelektrický efekt. Ak sa menič vyrobený z tejto piezoelektrickej keramiky vloží do vody, pôsobením zvukových vĺn sa na oboch koncoch meniča, ktoré sú prijímačmi zvukových vĺn, indukujú náboje. Okrem toho je piezoelektrický efekt reverzibilný. Ak sa na piezoelektrickú keramickú dosku aplikuje striedavé elektrické pole, keramická doska sa z času na čas stáva tenšou a hrubšou, pričom vibruje a vydáva zvukové vlny. Preto je problém ultrazvukového vysielača vyriešený.
Pre piezoelektrické keramické meniče existujú dva materiály: magnetostrikčné kovy a piezoelektrická keramika. Účelom tohto článku je navrhnúť prevodníky pre vysokovýkonné mechanické ultrazvukové obrábanie, takže sa bude diskutovať iba o piezoelektrických keramických prevodníkoch. Ako sieť na prenos energie má piezoelektrický keramický menič problém účinnosti premeny energie. Účinnosť konverzie súvisí s výberom materiálu meniča, formou vibrácií, štruktúrou systému mechanických vibrácií (vrátane podporného mechanizmu) a prevádzkovou frekvenciou. Preto by sa pri navrhovaní ultrazvukových meničov mali brať do úvahy rôzne faktory, ako je akustická impedancia, frekvenčná odozva, prispôsobenie impedancie, akustická štruktúra, režimy vibrácií a konverzné materiály a ako navrhnúť a koordinovať tieto faktory tak, aby elektroakustická konverzia môže dosiahnuť najlepšiu hodnotu.
Piezoelektrický keramický menič je elektronický keramický materiál s piezoelektrickými vlastnosťami. Hlavným rozdielom od typického piezoelektrického kremenného kryštálu bez feroelektrických komponentov je to, že kryštálové fázy, ktoré tvoria jeho hlavné komponenty, sú všetky feroelektrické kryštálové zrná. Pretože keramika sú polykryštalické agregáty s náhodne orientovanými zrnami, vektor spontánnej polarizácie každého feroelektrického zrna je tiež dezorientovaný. Aby keramika vykazovala makroskopické piezoelektrické vlastnosti, musí byť piezoelektrická keramika po vypálení polarizovaná v silnom jednosmernom elektrickom poli a koncová plocha je vystavená viacerým elektródam, takže vektor polarizácie pôvodnej neusporiadanej orientácie je prednostne orientovaný v smer elektrického poľa a po odstránení elektrického poľa si piezoelektrická keramika po polarizačnom spracovaní zachová určitú makroskopickú zvyškovú polarizáciu, takže keramika má určitý tlak.
