Qual é o princípio de funcionamento da cerâmica piezoelétrica ultrassônica?
O princípio da placa de cerâmica piezoelétrica: Quando pressão ou tensão é aplicada à placa de cerâmica, cargas de polaridades opostas são geradas em ambas as extremidades da placa de cerâmica e a corrente é gerada através do circuito. Este efeito é chamado de efeito piezoelétrico. Se um transdutor feito dessa cerâmica piezoelétrica for colocado na água, sob a ação de ondas sonoras, cargas serão induzidas nas duas extremidades do transdutor, que são receptores de ondas sonoras. Além disso, o efeito piezoelétrico é reversível. Se um campo elétrico alternado for aplicado à placa de cerâmica piezoelétrica, a placa de cerâmica torna-se mais fina e espessa de tempos em tempos, vibrando e emitindo ondas sonoras. Portanto, o problema do transmissor ultrassônico está resolvido.
Existem dois materiais para transdutores cerâmicos piezoelétricos: metais magnetostritivos e cerâmicas piezoelétricas. O objetivo deste artigo é projetar transdutores para usinagem ultrassônica mecânica de alta potência, portanto, apenas transdutores cerâmicos piezoelétricos serão discutidos. Como uma rede de transmissão de energia, o transdutor cerâmico piezoelétrico tem o problema da eficiência de conversão de energia. A eficiência de conversão está relacionada à seleção do material do transdutor, forma de vibração, estrutura do sistema mecânico de vibração (incluindo o mecanismo de suporte) e frequência de operação. Portanto, no projeto de transdutores ultrassônicos, vários fatores devem ser considerados, como impedância acústica, resposta de frequência, correspondência de impedância, estrutura acústica, modos de vibração e materiais de conversão, e como projetar e coordenar esses fatores para que a conversão eletroacústica pode alcançar o melhor valor.
O transdutor cerâmico piezoelétrico é um material cerâmico eletrônico com propriedades piezoelétricas. A principal diferença de um típico cristal de quartzo piezoelétrico sem componentes ferroelétricos é que as fases cristalinas que compõem seus principais componentes são todos grãos de cristal ferroelétrico. Como as cerâmicas são agregados policristalinos com grãos orientados aleatoriamente, o vetor de polarização espontânea de cada grão ferroelétrico também é desorientado. Para que a cerâmica exiba propriedades piezoelétricas macroscópicas, a cerâmica piezoelétrica deve ser polarizada em um forte campo elétrico DC após a queima, e a face final é submetida a múltiplos eletrodos, de modo que o vetor de polarização da orientação desordenada original seja preferencialmente orientado em a direção do campo elétrico, e depois que o campo elétrico é eliminado, a cerâmica piezoelétrica após o tratamento de polarização manterá uma certa polarização residual macroscópica, de modo que a cerâmica tenha uma certa pressão.
