Пьезокомпозитные материалы для ультразвуковых преобразователей
Пьезокомпозитный материал — это пьезоэлектрический материал, состоящий из двух или более компонентов. Пьезокомпозиты типа 1-3 могут использоваться для ультразвукового контроля в различных областях. Они обладают хорошим акустическим импедансом с такими средами, как вода, пластик, неорганические материалы, композиты и воздух, что повышает коэффициент проникновения звуковых волн. Мы производим множество ультразвуковых преобразователей на основе пьезокомпозитных материалов и готовы поделиться соответствующим опытом.
Что такое ультразвуковой преобразователь?
Ультразвуковой преобразователь — это устройство, которое излучает и принимает ультразвуковые волны при ультразвуковом контроле. Он состоит из звукопоглощающего материала, корпуса, демпфирующего блока и пьезоэлектрической пластины. Звукопоглощающий материал поглощает ультразвуковой шум, а корпус обеспечивает поддержку, фиксацию, защиту и экранирование электромагнитных волн. Демпфирующий блок снижает кольцевание пластины и шум, повышая разрешающую способность.
Пьезоэлектрическая пластина является ключевым компонентом для генерации ультразвуковых волн в преобразователе. Она может излучать и принимать ультразвуковые волны. Обычно пьезопластины изготавливаются из таких материалов, как кварц и пьезокерамика, обладающих пьезоэффектом. Ультразвуковой преобразователь используется для измерения расстояния и является ультразвукового датчика, который излучает ультразвуковые волны и принимает звуковые волны, отраженные от поверхности объекта. Конкретно, это часть ультразвукового датчика.
Другими словами, ультразвуковой преобразователь обычно refers to преобразователь внутри датчика, который является лишь электроакустическим преобразовательным устройством, не выводящим стандартные сигналы. Ультразвуковой преобразователь использует пьезокерамические материалы для преобразования электрической энергии в механическую. Обычно ультразвуковые волны генерируются ультразвуковым генератором, который преобразуется в механическую вибрацию преобразователем, а затем экспортируется как ультразвуковые волны через выходное устройство.
Одиночный ультразвуковой преобразователь не может работать самостоятельно и требует схему驱动, которая подает на него управляющее напряжение для работы. Ультразвуковой преобразователь в основном использует обратный пьезоэффект пьезокристалла для излучения ультразвуковых волн. Когда высокочастотное напряжение прикладывается к кристаллу, пьезокристалл возбуждается для распространения ультразвуковых волн в соседних средах на той же частоте, завершая преобразование электрической энергии в механическую вибрацию.
Приемный преобразователь в основном использует пьезоэффект пьезокристалла для приема ультразвуковых волн. Когда ультразвуковые волны распространяются в разных средах, они отражаются на границе раздела сред. Отраженные ультразвуковые волны действуют на пьезокристалл, генерируя электрическую энергию с той же частотой, что и механическая вибрация, и завершая преобразование механической вибрации в электрическую энергию.
Принцип работы ультразвуковых преобразователей
Ультразвуковые преобразователи излучают и принимают ультразвуковые волны через пьезоэффект. Переменное напряжение 640В прикладывается к серебряному слою пьезопластины, вызывая образование электрического поля между двумя металлическими электродами одинаковой площади с определенным расстоянием между ними, несущими равные количества противоположных зарядов. Электрическое поле создает силу поля, и пьезопластина подвергается деформации под действием силы электрического поля. Под действием переменной силы электрического поля возникает эффект деформации, который называется обратным пьезоэффектом и является процессом излучения ультразвуковых волн.
Ультразвуковые волны — это механические волны, которые генерируются вибрациями. Ультразвуковые волны обнаруживают дефекты и заставляют их вибрировать, и часть их возвращается по исходному пути. Due to энергия ультразвуковых волн, они снова действуют на пьезокристалл, заставляя пьезокристалл производить переменные электрические поля под действием переменного напряжения и давления. Этот эффект называется прямым пьезоэффектом и является процессом приема ультразвуковых волн. Прямой и обратный пьезоэффекты вместе называются пьезоэффектом.
Применение пьезокомпозитных материалов в ультразвуковых преобразователях
Пьезокомпозитные материалы состоят из двух или более материалов, объединенных для создания пьезоэлектрического материала. Обычные пьезокомпозитные материалы являются двухфазными композитами пьезокерамики и полимеров, таких как поливинилиденфторид и эпоксидная смола. Этот тип композитного материала имеет преимущества как пьезокерамики, так и полимеров, с хорошей гибкостью и обрабатываемостью, а также низкой плотностью и легкостью достижения акустического импеданса с воздухом, водой и биологической тканью.
Преимущества:
- Слабая боковая вибрация, низкое перекрестное давление
- Низкий механический добротность Q
- Широкая полоса пропускания (60% до 100%)
- Высокое значение Kt
- Высокая чувствительность преобразователей, обработанных из материала, с соотношением сигнал/шум лучше, чем у обычных PZT-преобразователей
- Возможность обработки в сложные формы преобразователей
- Легкость изменения скорости звука, акустического импеданса, относительной диэлектрической проницаемости и электромеханического коэффициента (поскольку эти параметры зависят от объемного соотношения керамического материала)
- Легкость согласования с материалами различного акустического импеданса (такими как передача ультразвуковых волн в жидкости или неметаллические материалы)
- Чувствительность преобразователя может быть adjusted изменением объемного соотношения керамики
Пьезокомпозитные материалы изготавливаются путем объединения пьезокерамических элементов с полимерами, такими как эпоксидная смола или другие полимеры. Они классифицируются according to их connectivity (такие как 1-3, 2-2, 0-3 и т.д.). Наиболее широко используемый тип — тип 1-3. Пьезокомпозиты типа 1-3 могут использоваться для ультразвукового обнаружения в различных областях. Они имеют хорошее акустическое согласование с такими средами, как вода, пластмассы, неорганические материалы, композитные материалы и воздух, что улучшает проникновение звуковых волн. Пьезокомпозитные материалы являются новым типом материала, и компания HE-SHUAI имеет многолетний опыт в их проектировании и производстве.
Большинство наших продуктов ультразвуковых преобразователей основаны на проектировании и обработке пьезокомпозитных материалов типа 1-3. Благодаря excellent производительности пьезокомпозитов типа 1-3 мы можем производить высококачественные ультразвуковые преобразователи. После years исследований мы накопили богатый материал и технологический опыт, чтобы удовлетворить различные потребности клиентов в ультразвуковых преобразователях. За последние несколько лет мы customized ультразвуковые преобразователи для многих клиентов, решили многие их проблемы и получили хорошие оценки.
