Quin és el principi de funcionament de la ceràmica piezoelèctrica ultrasònica?
El principi de la làmina ceràmica piezoelèctrica: quan s'aplica pressió o tensió a la làmina ceràmica, es generen càrregues de polaritats oposades als dos extrems de la làmina ceràmica i es genera corrent a través del circuit. Aquest efecte s'anomena efecte piezoelèctric. Si es posa a l'aigua un transductor fet d'aquesta ceràmica piezoelèctrica, sota l'acció de les ones sonores, s'induiran càrregues als dos extrems del transductor, que són receptors d'ones sonores. A més, l'efecte piezoelèctric és reversible. Si s'aplica un camp elèctric altern a la làmina de ceràmica piezoelèctrica, la làmina de ceràmica es torna més fina i gruixuda de tant en tant, vibrant i emetent ones sonores. Per tant, el problema del transmissor d'ultrasons està resolt.
Hi ha dos materials per als transductors ceràmics piezoelèctrics: metalls magnetostrictius i ceràmica piezoelèctrica. L'objectiu d'aquest article és dissenyar transductors per a mecanitzats ultrasònics mecànics d'alta potència, de manera que només es parlaran dels transductors ceràmics piezoelèctrics. Com a xarxa de transmissió d'energia, el transductor ceràmic piezoelèctric té el problema de l'eficiència de conversió d'energia. L'eficiència de conversió està relacionada amb la selecció del material del transductor, la forma de vibració, l'estructura del sistema de vibració mecànica (inclòs el mecanisme de suport) i la freqüència de funcionament. Per tant, en el disseny de transductors ultrasònics, s'han de tenir en compte diversos factors, com ara la impedància acústica, la resposta de freqüència, la concordança d'impedància, l'estructura acústica, els modes de vibració i els materials de conversió, i com dissenyar i coordinar aquests factors perquè la conversió electroacústica pot assolir el millor valor.
El transductor ceràmic piezoelèctric és un material ceràmic electrònic amb propietats piezoelèctriques. La principal diferència d'un cristall de quars piezoelèctric típic sense components ferroelèctrics és que les fases cristal·lines que componen els seus components principals són tots grans de cristall ferroelèctric. Com que les ceràmiques són agregats policristalins amb grans orientats aleatòriament, el vector de polarització espontània de cada gra ferroelèctric també està desorientat. Perquè la ceràmica mostri propietats piezoelèctriques macroscòpiques, la ceràmica piezoelèctrica s'ha de polaritzar en un fort camp elèctric de corrent continu després de la cocció, i la cara final està sotmesa a múltiples elèctrodes, de manera que el vector de polarització de l'orientació desordenada original s'orienti preferentment en la direcció del camp elèctric, i després d'eliminar el camp elèctric, la ceràmica piezoelèctrica després del tractament de polarització mantindrà una certa polarització residual macroscòpica, de manera que la ceràmica tingui una certa pressió.
