Основные типы пьезокерамических преобразователей технологического назначения

Основу технологических пьезокерамических преобразователей составляют один или несколько пьезоэлементов, объединенных в группы, электрически и механически связанных между собой. Как правило, технологические пьезокерамические преобразователи используют обратный пьезоэлектрический эффект (деформация материала пи приложении электрического поля).

По назначению технологические пьезокерамические преобразователи делят на излучатели и движители (устройства перемещений).

По виду воздействующего сигнала – настатические (квазистатические), резонансныеиширокополосные.

В статическом (или квазистатическом) режиме технологические пьезокерамические преобразователи (ТПП) используются в качестве движителей (микроприводов).

Излучатели, как правило, работают в резонансном режиме.

По конструкции различают следующие ТПП:

 

1. Полуволновой без накладок

 
Рисунок 2.29 - Преобразователь полуволновой без накладок     ,(2.68) где , .    
   

Для титаната бария BaTiO3 E = 1,1∙1011 Па; ρ = 5,5∙103 кг/м3.

Для пьезокерамики ЦТ-19, ЦТС-23 E = 0,72∙1011 Па; ρ = 7,3∙103 кг/м3.

 

Минимальная толщина керамики определяется условием механической прочности:

, (2.69)

где ρ∙с – волновое сопротивление ПП;

k0 = 2π/λ0 – волновое число;

σb­ – временной предел прочности керамики при статическом нагружении;

σ – допустимый уровень механических напряжений в П.К.;

Pa – допустимая удельная акустическая мощность. Она зависит от конструкции ТПП, рабочей частоты, прочностных характеристик пьезоэлектрическмх материалов и т.д. Обычно Pa ~ 10-1…102 Вт/мм2 (для титаната бария Pa≤ 2 Вт/cм2, для ЦТС Pa≤ 15 Вт/см2).

Резонансная частота зависит от конструкции П.П. и может лежать в пределах от нескольких Гц до нескольких ГГц. Изготовление сплошного пьезоэлектрического преобразователя (ПП) часто бывает нецелосообразным из-за большой толщины керамики на низких частотах, ее сильного разогрева из-за низкой теплопроводности, высокого напряжения возбуждения. С целью снижения рабочей частоты и улучшения теплоотвода в преобразователях применяют металлические накладки.

 

 

2. Четвертьволновой ПП с металлической накладкой

   

Рисунок 2.30 – Преобразователь четвертьволновой с металлической накладкой

 

. (2.70)

 

3. Полуволновой с накладкой

 

Рисунок 2.31 – Преобразователь полуволновой с металлической накладкой

 

. (2.71)

 

Рассмотренные схемы применяются на ВЧ (440, 880, 1760 кГц).

Многослойный ПП

На НЧ (18, 22, 44, 66 кГц) применяются многослойные преобразователи типа сэндвич (пакет Ланжевена рис.2.32). При этом улучшаются условия теплоотвода. Металлические накладки действуют как добавочный излучатель и значит снижают резонансную частоту преобразователя.

 

 

 

Рисунок 2.32 – Преобразователь многослойный.

1,2 – накладки металлические, 3 – пьезоэлемент.

 






Дата добавления: 2016-12-16; просмотров: 2465; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.024 сек.