Koji je princip rada ultrazvučne piezoelektrične keramike?
Princip piezoelektrične keramičke ploče: Kada se na keramičku ploču primijeni pritisak ili napetost, naboji suprotnih polariteta generiraju se na oba kraja keramičke ploče, a struja se generira kroz krug. Taj se učinak naziva piezoelektrični učinak. Ako se pretvarač izrađen od ove piezoelektrične keramike stavi u vodu, pod djelovanjem zvučnih valova inducirat će se naboji na oba kraja pretvarača koji su prijemnici zvučnih valova. Nadalje, piezoelektrični učinak je reverzibilan. Ako se na piezoelektričnu keramičku ploču primijeni izmjenično električno polje, keramička ploča s vremena na vrijeme postaje tanja i deblja, vibrira i emitira zvučne valove. Stoga je problem ultrazvučnog odašiljača riješen.
Postoje dva materijala za piezoelektrične keramičke pretvornike: magnetostriktivni metali i piezoelektrična keramika. Svrha ovog članka je dizajn pretvornika za mehaničku ultrazvučnu obradu velike snage, stoga će se raspravljati samo o piezoelektričnim keramičkim pretvornicima. Kao mreža za prijenos energije, piezoelektrični keramički pretvornik ima problem učinkovitosti pretvorbe energije. Učinkovitost pretvorbe povezana je s odabirom materijala pretvornika, oblikom vibracije, strukturom mehaničkog vibracijskog sustava (uključujući potporni mehanizam) i radnom frekvencijom. Stoga, u dizajnu ultrazvučnih sondi, treba uzeti u obzir različite čimbenike, kao što su akustična impedancija, frekvencijski odziv, usklađivanje impedancije, akustička struktura, načini vibracija i materijali za pretvorbu te kako dizajnirati i koordinirati te čimbenike tako da elektroakustička pretvorba može postići najbolju vrijednost.
Piezoelektrični keramički pretvarač je elektronički keramički materijal s piezoelektričnim svojstvima. Glavna razlika od tipičnog piezoelektričnog kvarcnog kristala bez feroelektričnih komponenti je da su sve kristalne faze koje čine njegove glavne komponente feroelektrična kristalna zrnca. Budući da su keramike polikristalni agregati s nasumično orijentiranim zrncima, vektor spontane polarizacije svakog feroelektričnog zrna također je dezorijentiran. Da bi keramika pokazala makroskopska piezoelektrična svojstva, piezoelektrična keramika mora biti polarizirana u jakom istosmjernom električnom polju nakon pečenja, a krajnja strana podvrgnuta višestrukim elektrodama, tako da je vektor polarizacije izvorne neuredne orijentacije preferirano usmjeren u smjeru električnog polja, a nakon što se električno polje eliminira, piezoelektrična keramika nakon polarizacijskog tretmana zadržat će određenu makroskopsku zaostalu polarizaciju, tako da keramika ima određeni tlak.
