Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 106
Текст из файла (страница 106)
табл.]. В тех случаях, когда нагревание несущественно, а также в режиме приема целесообразно применять пьеэокерамику с высокими эначеннями пьеэомодуля и со,к отношений (Зэк!Зт )э и дга()еее, „— ЦТБС-З, ЦТСНВ-1, РЕТ-ЗН, На высоких частотах, когда реэонансные размеры элементов малы, предпочтительны пьезокераиики с относительно высокой скоростью звука.
Наиболее сильно от темп-ры и давления зависят параметры сегнетовой соли и сульфоиодида сурьмы, что обусловлено близостью рабочих темп-р к Кюри точке (см. Сеенетоэлектричестео). У пьезокерамики, особенно у составов типа ЦТС, зависимости от темп-ры выражены не столь сильно, т.
к. точка Кюри расположена в области достаточно высоких темп-р. Изменение резонансной частоты в пнтеовале темп-р ЗΠ†40 'С до- 252 ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ стигает 1,5 — 2,0',4 (у сегнетовой соли до 40')з), пьеаомодулн и диэлектрич. проницаемости — 10 †20 Зависимость параметров пьезокерамикн от всестороннего давления весьма слаба, однако при действии одностороннего давлении вдоль оси поляризации иаменевие (уменьшение) пьеаомодулей различных составов при давлении 10' Н(мз может достигать 30 — 70979, а увеличение диэлектрической проницаемости — от 5 до 6094 .
При полях Е ) 1 кВ/см следует учитывать зависимость параметров пьезокерамики в, деь, 1нб от величины е. и Искусственно вмращиваемые кристаллы ниобата лития, танталата лития, германата свинца находят применение в УЗ-вой технике в области СВЧ диапазона (вплоть до П'ц) и в акустззлектрокике благодари чреввычайно малому затуханию в них акустических волн, как объемных и сдвиговых, так и поверхностных. Свойства этих кристаллов позволяют прйнгепятб НХ И В акустеоитике. Для пьезополупроводыиковых преобразователей в линиях задержки и других устройствах акустозлектроники испольауются С05, ХпО, Оадэ и др.
полупроводниковые кристаллы, обладающие пьезоэффектаы. Лит К з д и У., Пьезоааектричестзо и его практические нрймекеник, пер. с зигл., М., 1919; М з э о н У., Пьезоэлектрические криетзллм и нх пркыейениз з ультрззкустние, нер, с англ., М., 1952; Физическая акустика, лод ред. У.
Мазана, пер, о ашл., т. 1, ч. А, М., 1966, гл. 3; Мзтзутек И., Ультразвуковая техника, нер. о нзм., М., 1962; Узгьтраззукозые преобразователи, пер. англ., М., 1972; Гло хм ан И. А., Пьезокерзмкка, 2 ва., М., 1972; С и ажезскал Е.Г., Фельдман Н.
Б, Пьезозлектрическзн керамика, М., 1971; ЯФФ Б., кук 5'., ЯФФе г., и оелеитрическая кералийз, пер. с зйгл., М., 1 971. Р. Е. Пасыккзз. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ вЂ” электромеханичесиий, илп злектроакугтихеский преобразоваглель, действие к-рого основана на пьезоэлектрич. эффекте (см. 77ьезозлектричегтзо). Основная часть П. п.
состоит из отдельных или объединенных в гругпты электрически и механически свяванных друг с другом кьезозлемек ~оз. В свою очередь пьезоэлементы или их группы в зависимости от назначения и устройства П. п. могут быть конструктивно свнзаны с пассивными механич. элементами, напр. металлич. накладками, концен- траторами нолебаний, пластинами или оболочками, мембранами. П. п. применнются в различных областнх техники (УЗ-вой технологии и деб1ектогкопии, зидролокации, радиовещании, виброметрии, радиозлектроВИКе, а таКже в акугтозлектроиике) в КачеСтвЕ излучателей ультразвука и приемников, элементов гидроакустических антенн, микрофонов и гидроебоизв, пьезоэлектрич.
трансформаторов, резонаторов, фильтров н др. Соответственно этому весьма широк диапазон рабочих частот П. п. — от единиц Гц в сейсмич. исследованиях до ГГц в акустозлектропике. В зависимости от назначения и диапазона рабочих частот н П. и. испольЗуются разничвые пьезоэлектрические материалы. Наиболее широкое распространение получили П. п. из льезокерамики, применение к-рой позволяет придавать П. п. необходимую форму, испольэовать различные виды деформаций и формы колебаний механич.
систем (см. табл.) и обеспечивает высокую эффективность П. и. П. п. — ивлучатели, вибраторы, реаопаторы — испольауются в увком диапааоне частот вблиаи резонанса их механич. системы, а П. п. — приемники — в широком диапааове частот впе резонанса. В вависимости от диапавона частот, наавачения и условий работы применяютсн П.
п. различных типов. В области высоких частот () 100 кГц) преимущественно используют П. п. в виде оболочек и пластин, совершаю1цих колебания по толщине (табл., № 1,в) . На частотах выше 00)1( Гц и в гнгагерцевом диапазоне используют специальные П. п. в виде весьма топких пластин или пленок иа пьеаополупроводниковых материалов (см. Пьезополупрюзодкикизые преобразователи). При ревонансных рабочих частотах -40 — 100 кГц применяются стержни, совершающие продольные колебания (табл., № 1,а, №1,б), причем для уменьшения рабочих злектрич, напрнжений производят секгщонирование стержней — склеивание пьеаоэлементов малой толщины при параллельном соединении их электродов (табл., № 1,б). При ещб более низких частотах используют составные П.
п. в виде стержней, сочлененных с пассивными накладками (рис. а, б), что позволяет уменьшить габариты П. п. и улучшить условия его согласо- пькзоэлкктркчкоккй прковрлзоклткль вания с нагрузкой. Роль согласователя >!. п. с нагруакой в установках технологич. применения УЗ выполняют механич.
трансформаторы скорости, в частности для увеличения амплитуды колебаний УЗ-вых инструментов,— кпицеитратпры в виде стержней переменного сечения (рис. в), в ваннах ФФ Вялы иоиотрук" > цкй пьезоэлектрических цреобраэоэателей: и, б — стержневые г и пасси»мыми ка- клэциами, в — с кокцеитраторпы, э — с диафрагмой, д— бкмпрфиые пластины с мембрэипй; >в пьеэоэлемекты, э — пассии>ые элемеиты. УЗ-вой очистки — излучающие диафрагмы (рис. г).
В качестве излучателей и приемников звука (в водяои среде) применяются П. и. в видепьезокерамич. колец с использованием поперечного и продольного пьезоэффекта (табл., № 2), причем в последнем случае производят секционирование кольца. Такие П.
п. работают в относительно широкой полосе частот и обладают ненаправленным иалучеиием в плоскости, перпендикулярной аси кольца. В области частот ни>не 5 — (О крц применяют П. и. в аиде биморфных пластин, совершающих поперечные изгибные колебания (табл., № 5, 6 и рис. д) или крутильные колебания. Свойства таких П. п. существенно зависят от условий закрепления пластин. Как правило, пластиячатые П. и., работающие на колебаниях изгиба, испольауются в широкой полосе частот ниже частоты резонанса, но иногда — и как резонансные ниакочастотные излучатели. П. и.
в виде палых пьезокерамич. сфер, поляризованных по толщине (табл., № 3), применяются как широкополосные ненаправленные гидрофоны при работе на поперечном пьеаоэффекте в диапазоне частот ниже резонанса радиальных колебаний сферич. оболочки.
Расчет П. и. как одного иа видов электромеханич. преобразователей имеет целью установить связь между величинами электрическими (напри>кение яа электродах С, ток через преобразователь») и механическими (приложенная к механич. системе сила К, смещение $ или колебательная скорость и). При расчетах П. п. может быть замешен электромехаиич. схемой, эквивалентной ему с точки зрения расчета соотношения между электрич. и механич.
(акустич.) величинами. При этом этак» пт чаще всего соответствует скорости колебаний нек-рой точки на поверхности механич. системы П. и., выбираемой в качестве центра приведения. Выра>кения для эквивалентных парам»трав П. п. (сы, электромеханич. схему рис. 2 в статье Электрпокуптичепкий крппбриэпэате»») даны в таблице, где Мэ>»е и Сэие эквивалентные масса и податливость, и — коэфф.
электромеханич. трансформации, е — динамич. диэлектрич. проницаемость. После определения эквивалентных параметров расчет П. п. по эквивалентной схеме проивзодят обычным для электротехники образом. Свойства П.п. как приемника звука характеризуют величинами чувствительности холостого хода г„х =- Бе )р (где р— авуковае давление в своаодяом поле) и внутреннего сопротивления 2»и. На частотах ниже резонанса )2,„(— (!юС,л (где Сэл — электрическая емкость заторможенного преобразователя).
Удельная чувствительность ниже резонанса равна: у у )гюС»и. тд хх Свойства П. п., используемых в качестве электро»>еханич. фильтров и реаонаторов, существенно вависят от величин их эффективных кпэу)(бициеитов электромеханической пел»и Кэфф и механич. добротности ()ы „. В соответствии со схемой рис. 2 (в ст. Электрпикуптичепкий крепбриэпэател») Кэфф определяется соотношением: К .ее >фс.ыи с,„„' добротность ()ме — выражением: смех — мтйуэкэг~мл (где ют — реаонансная круговая частота П. и., гмо — сопротивление трения), а механодвижущая си- 284 Виды кодебатедьнык сиетеи преобразователей и ия Форма колебаний е 6 яз: э(х)=т, соз— кх т(х)=т соз— 6 ! ! ее»6 э 2ка — ' эм Яп о « 2ка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
