Kakšno je načelo delovanja ultrazvočne piezoelektrične keramike?
Načelo piezoelektrične keramične plošče: Ko na keramično ploščo deluje pritisk ali napetost, se na obeh koncih keramične plošče ustvarijo naboji nasprotnih polaritet in skozi vezje se ustvari tok. Ta učinek se imenuje piezoelektrični učinek. Če pretvornik iz te piezoelektrične keramike postavimo v vodo, se pod delovanjem zvočnih valov inducirajo naboji na obeh koncih pretvornika, ki sta sprejemnika zvočnega valovanja. Poleg tega je piezoelektrični učinek reverzibilen. Če na piezoelektrično keramično ploščo uporabimo izmenično električno polje, postane keramična plošča občasno tanjša in debelejša, vibrira in oddaja zvočne valove. Zato je problem ultrazvočnega oddajnika rešen.
Obstajata dva materiala za piezoelektrične keramične pretvornike: magnetostriktivne kovine in piezoelektrična keramika. Namen tega članka je zasnova pretvornikov za visoko zmogljivo mehansko ultrazvočno obdelavo, zato bomo obravnavali le piezoelektrične keramične pretvornike. Kot omrežje za prenos energije ima piezoelektrični keramični pretvornik problem učinkovitosti pretvorbe energije. Učinkovitost pretvorbe je povezana z izbiro materiala pretvornika, oblike vibracij, strukture mehanskega vibracijskega sistema (vključno s podpornim mehanizmom) in delovne frekvence. Zato je treba pri načrtovanju ultrazvočnih pretvornikov upoštevati različne dejavnike, kot so akustična impedanca, frekvenčni odziv, ujemanje impedance, akustična struktura, načini vibracij in materiali za pretvorbo ter kako oblikovati in uskladiti te dejavnike, tako da elektroakustična pretvorba lahko doseže najboljšo vrednost.
Piezoelektrični keramični pretvornik je elektronski keramični material s piezoelektričnimi lastnostmi. Glavna razlika od tipičnega piezoelektričnega kvarčnega kristala brez feroelektričnih komponent je, da so vse kristalne faze, ki sestavljajo njegove glavne komponente, feroelektrična kristalna zrna. Ker so keramike polikristalni agregati z naključno usmerjenimi zrni, je tudi spontani polarizacijski vektor vsakega feroelektričnega zrna dezorientiran. Da bi keramika pokazala makroskopske piezoelektrične lastnosti, mora biti piezoelektrična keramika po žganju polarizirana v močnem enosmernem električnem polju, končna ploskev pa izpostavljena več elektrodam, tako da je polarizacijski vektor prvotne neurejene orientacije prednostno usmerjen v smer električnega polja in po izločitvi električnega polja bo piezoelektrična keramika po polarizacijski obdelavi ohranila določeno makroskopsko preostalo polarizacijo, tako da ima keramika določen pritisk.
