Koji je princip rada ultrazvučne piezoelektrične keramike?
Princip piezoelektričnog keramičkog lima: Kada se pritisak ili napetost primijeni na keramičku ploču, naboji suprotnih polariteta se stvaraju na oba kraja keramičke ploče, a struja se stvara kroz kolo. Ovaj efekat se naziva piezoelektrični efekat. Ako se pretvarač napravljen od ove piezoelektrične keramike stavi u vodu, pod dejstvom zvučnih talasa će se inducirati naelektrisanja na oba kraja sonde, koji su prijemnici zvučnih talasa. Nadalje, piezoelektrični efekat je reverzibilan. Ako se na piezoelektrični keramički list primjenjuje naizmjenično električno polje, keramički list s vremena na vrijeme postaje tanji i deblji, vibrira i emituje zvučne valove. Dakle, problem ultrazvučnog predajnika je riješen.
Postoje dva materijala za piezoelektrične keramičke pretvarače: magnetostriktivni metali i piezoelektrična keramika. Svrha ovog članka je dizajniranje pretvarača za mehaničku ultrazvučnu obradu velike snage, tako da će biti riječi samo o piezoelektričnim keramičkim pretvaračima. Kao mreža za prijenos energije, piezoelektrični keramički pretvarač ima problem efikasnosti konverzije energije. Efikasnost konverzije je povezana sa izborom materijala pretvarača, oblika vibracije, strukture mehaničkog sistema vibracija (uključujući mehanizam za potporu) i radne frekvencije. Stoga, u dizajnu ultrazvučnih pretvarača, treba uzeti u obzir različite faktore, kao što su akustična impedansa, frekvencijski odziv, usklađivanje impedanse, akustična struktura, načini vibracija i materijali za konverziju, te kako dizajnirati i koordinirati ove faktore tako da elektro-akustička konverzija može postići najbolju vrijednost.
Piezoelektrični keramički pretvarač je elektronski keramički materijal sa piezoelektričnim svojstvima. Glavna razlika od tipičnog piezoelektričnog kvarcnog kristala bez feroelektričnih komponenti je u tome što su kristalne faze koje čine njegove glavne komponente sva zrna feroelektričnog kristala. Budući da je keramika polikristalni agregat sa nasumično orijentiranim zrnima, vektor spontane polarizacije svakog feroelektričnog zrna je također dezorijentisan. Da bi keramika pokazala makroskopska piezoelektrična svojstva, piezoelektrična keramika mora biti polarizirana u jakom jednosmjernom električnom polju nakon pečenja, a krajnja strana je podvrgnuta višestrukim elektrodama, tako da je vektor polarizacije originalne neuredne orijentacije prvenstveno orijentiran u smjeru električnog polja, a nakon što se električno polje eliminira, piezoelektrična keramika će nakon polarizacijske obrade održavati određenu makroskopsku zaostalu polarizaciju, tako da keramika ima određeni pritisak.
