Ultrahang, magnetostrikus és piezoelektromos hatás generálása, ultrahang és ultrahang létrehozása
Ultrahangos rezgések létrehozásához piezoelektromos hatást kell alkalmazni, amelynek lényege a következő.
Az egymástól bizonyos távolságban elhelyezkedő két különböző ionokat tartalmazó anyag részecskéjét dipólus momentummal jellemzett elektromos dipólusnak nevezik; ez utóbbi egyenlő a töltés nagyságának termékével a töltések közötti távolsággal.
Ha a dipólus pillanat nulla, akkor nincs dipólus.
Vannak olyan testek, amelyek szokásos állapotukban nem rendelkeznek polarizációval, hanem mechanikus tömörítés vagy feszültség alatt. Ezt a jelenséget piezoelektromos hatásnak is nevezték. A görög "piezo" előtag azt jelenti, hogy "összezúzza". Következésképpen a piezoelektromos áram a nyomás hatására létrejövő villamos energia.
A lemezt vágott egy bizonyos módon képest a kristály tengelye kvarcból vagy más anyagból piezoelektromos tulajdonságokkal, azzal jellemezve, hogy a szemközti acéllemez néz eltérően elektromos töltések keletkeznek kompresszió közben. Ha a lemez nyúlik, akkor az elektromos töltések is megjelennek, de a jelek a fordított nyomás alatt állnak. A lemez megragadása és felengedése esetén az ellentétes töltések ellentétes oldalán megjelenhet. Ha fémezett sík piezoelektromos lemez csatlakozik a hálózathoz, szinkronban a változás lemezvastagság fog változni polaritás. vastagabbá és vékonyabbá válik. Ezt a jelenséget inverz piezoelektromos hatásnak nevezik [3].
P. Langevin 1917-ben gerjesztette nagyfrekvenciás elektromágneses mező segítségével a kvarc lemezeken elasztikus rezgéseket. Ha a lemezt folyadékba helyezi, akkor amikor a lemez megvastagodik, akkor az arcai gőzmozdony dugattyúként mozognak, és nyomást gyakorolnak a folyadékra. Amikor a lemezt összenyomják, ellenkezőleg vákuum alakul ki a felületénél. A lemez rugalmas közegében a lemez alakjának ismételt megváltozása esetén váltakozó szakaszok fordulnak elő; amikor a lemez felületéről terjednek, egy hullámfolyamat keletkezik [3, 22].
A kvarc lemez vastagságának változása nagyon kicsi: egy 1000 W-os nagyfrekvenciájú feszültség alkalmazása a lemez vastagságát csak 20 μm-rel változtatja. A piezoelektromos lemez oszcillációinak amplitúdója megnövelhető a természetes mechanikai rezgések rezonanciafrekvenciájával. Ehhez a lemez egy váltakozó áramforráshoz van csatlakoztatva rezonáns frekvenciával. Amikor a külső oszcilláció frekvenciája egybeesik a rendszer természetes rezgéseinek frekvenciájával, ezt a jelenséget rezonancianak nevezzük. Azokban az esetekben, amikor a test rezonáns frekvencián rezegni kényszerül, az oszcillációinak tartománya különösen nagy lesz. Korábban kvarckristályt használtak a piezoelektromos hatás eléréséhez, de mivel nagy feszültségre van szükség a gerjesztéshez, jelenleg különböző piezokerámiákat használnak. Ennek hátránya, hogy tulajdonságai 120-130 ° C-on kezdődnek. A piezoelektromos sugárzófej gerjesztéséhez szükséges nagyfrekvenciás feszültséget egy speciális generátor biztosítja [3,23].
Még külső elektromos tér hiányában a ferroelektrikat a spontán polarizáció domének-mikroszkópiás részei, elektromos villámgyorsítással rendelkeznek. Ha egy külső mezőben polarizált, akkor a domének az irányába orientálódnak, ami a dielektromos állandó nagy értékét eredményezi. A Curie hőmérsékleten a termikus mozgás elpusztítja a doméneket, és a ferroelektromos tulajdonságok eltűnnek.
Kétféle a ferroelectrics: egykristályok (kvarc, Rochelle-só, lítium-niobát) és polarizált polikristályok (piezokerámia). A legtöbb készítmények piezokerámia alapuló típusú kémiai vegyület AV03, AV206 jelentősek azok a vegyületek (például, PbNb206), amelynek nagy Curie-hőmérsékletű (570).
A piezokerámia forró préseléssel vagy fröccsöntéssel készül, a polarizáció 0,5-3 kV / mm-es intenzitású térben történik.