Излучатели пьезоэлектрические

Рис. 1У.47. Схемы пьезоэлектрических излучателей

Рис. 7.4. Поляризация и сечение излучателей со сдвигом по толщине из пьезоэлектрической керамики

Излучателем и приемником упругих колебаний служил прямой пьезоэлектрический преобразователь с резонансной частотой 5 МГц, работавший в совмещенном режиме. Время х распространения ультразвука регистрировалось с помощью метода мультипликативного совмещения эхо-импульсов. Абсолютная погрешность измерения приращения времени не превышала 1,5 не. [c.120]

Современные дефекты комплектуют набором излучателей и приемников ультразвуковых волн — электроакустических преобразователей (ЭАП). Здесь рассмотрены только пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), нашедшие наиболее широкое применение. [c.100]

Пьезоэлектрические излучатели. Принцип действия их основан на явлении изменения размеров некоторых криста.л.лов в электрическом поле, получившем название обратного пьезоэлектрического эффекта. Широкое распространение получили излучатели на основе синтетической керамики титаната бария и цирконат-титаната свинца (ЦТС). Важным преимуш еством этих материалов является возможность изготовления излучателей плоской, цилиндрической или сферической формы. Недостатком являются большие механические и [c.222]

Наиболее перспективными и надежными в эксплуатации являются ультразвуковые локационные уровнемеры, с локацией через газовую среду, использующие принцип ультразвуковой эхолокации. Этот принцип позволяет производить измерения без прямого контакта с измеряемой жидкостью (нефть, нефтепродукты) через стенку резервуара толщиной до 50 мм без нарушения герметичности резервуара и специальной подготовки поверхности в местах установки датчиков. Проведение измерений возможно в процессе налива с выдачей управляющего сигнала для закрытия клапана налива по достижении установленного значения уровня. Текущее положение уровня жидкости определяется по времени прохождения ультразвуковых колебаний от источника до приемника при отражении от поверхности раздела. Уровнемер состоит из пьезоэлектрического датчика-излучателя, приемника отраженного сигнала и электронного блока, который формирует локационные импульсы и определяет время прохождения сигнала до поверхности раздела. Функции излучателя и приемника выполняет попеременно один и тот же элемент. На показаниях уровнемеров с локацией через газовую среду не сказывается изменение характеристики жидкости, поэтому такие уровнемеры могут быть использованы для измерения уровня нефтепродуктов с различной плотностью и вязкостью. Погрешность ультразвукового локационного уровнемера можно рассматривать как сумму двух погрешностей погрешность преобразования уровня жидкости во временной интервал и погрешности преобразования временного интервала в выходной параметр уровнемера. Погрешность преобразования уровня жидкости во временной интервал определяется неточностью установки датчика и изменением скорости распространения звука в среде, через которую ведется локация. [c.233]

Акустико-топографический метод рассмотрен в п. 2.6.2. Здесь отметим, что для контроля используют установку, состоящую из серийного ультразвукового генератора мощностью около 0,5 кВт на частоте около 100 кГц, блока управления частотой и магнито-стрикционного или пьезоэлектрического излучателя, прижимаемого к ОК. Излучатель снабжен концентратором, имеющим сферическую поверхность контакта с ОК. Частоту генератора варьируют до совпадения с собственной частотой участка, отделенного дефектом от основной массы ОК. [c.232]

В качестве источников ультразвуковых колебаний в промышленности наиболее широко применяют магнитострикционные и пьезоэлектрические излучатели или вибраторы. Электрические колебания высокой частоты, вырабатываемые ламповыми генераторами преобразуются ими в интенсивные механические колебания (до 100 кгц и более). [c.164]

Импульсно-фазовый способ измерения скорости основан на компенсации акустического импульса, прошедшего ОК, и электрического импульса, прошедшего через емкостную связь во входную цепь приемника. Генератор высокой частоты 1 (рис. 12, а) вырабатывает непрерывные гармонические колебания, частота которых измеряется электронным частотомером 5. Из них блоком 2 формируются два сдвинутых относительно друг друга радиоимпульса (рис. 7.2, б). Длительность Ти, амплитуда V, время задержки Тз и период повторения импульсов задаются модулятором 6 (рис. 7.2, а). С помощью пьезоэлектрических излучателя ИП и приемника ПП импульсы проходят через ОК 3 как акустические колебания. Приемный тракт прибора 4 состоит из аттенюатора и усилителя. Сигналы наблюдают на осциллографе 7. [c.734]

Пьезоэлектрическая пластина как излучатель и приемник ультразвуковых волн ..................................150 [c.6]

Ввиду сложности получения волн типа SH (при помощи прочно при- крепленного пьезоэлектрического поперечного излучателя или электромагнитного излучателя) на практике они применяются редко. [c.48]

Одним из простых случаев является звуковое поле круглого плоского пьезоэлектрического излучателя (раздел 7.2), Он колеблется с одинаковой фазой и амплитудой по всей поверхности и передает частицам граничащего с ним вещества свое собственное движение в виде колебаний (продольная волна) или сдвиговых колебаний (поперечная волна). Такой источник звука называется идеальным поршневым излучателем, поскольку в случае жесткой стенки он действует как колеблющийся поршень. В остальном он создает такое же звуковое поле, как и диафрагма того же размера, через которую проходит плоская волна (теорема Бабине, рис. 4.1), поскольку движение частиц в отверстии аналогично их движению на генераторе колебаний. [c.76]

Математический способ расчета эха от одного отражателя в звуковом поле одного излучателя (рис. 5.1) можно понять с помощью элементарных волн Гюйгенса. Возбуждение небольшого участка поверхности отражателя складывается из всех приходящих в эту точку элементарных волн излучателя с учетом их амплитуды и фазы. (В приведенной выше оптической модели фаза не играет никакой роли.) Определив таким способом возбуждение всех элементов поверхности отражателя, далее нужно провести такое же суммирование всех элементарных волн от отражателя к элементу поверхности приемника. И, наконец, в случае пьезоэлектрического приемника (раздел 7) суммируются также электрические заряды, возбужденные на каждом элементе поверхности, а следовательно и электрические напряжения (тоже по их величине и фазе). [c.114]

Ранее рассматривалось распространение и поведение ультразвуковых волн в различных веществах, причем об их возбуждении говорилось не больше того, что они возникают в веществе при контакте его поверхности с поверхностью излучателя, который создает волны желаемой формы и частоты. Предполагалось, что они обнаруживаются микрофоном, который тоже имеет контактную поверхность с веществом и позволяет измерить звуковое давление падающей на него волны. Оба эти устройства в технике ультразвукового контроля называют искателем, более конкретно излучающим или приемным искателем. Теперь следует рассмотреть принцип их действия, который почти во всех случаях без исключения основывается на пьезоэлектрическом эффекте. Другие способы возбуждения ультразвука будут описаны в главе 8. [c.138]

Вибрационные очистители, основанные на явлении коагуляции твердых частиц в поле колебаний, представляют собой, как правило, камеру с генератором ультразвуковых колебаний. Известны два способа возбуждения ультразвуковых колебаний в масле — гидродинамический и механический. В первом случае колебания создаются гидродинамическими излучателями, во втором — магнитострикционными или пьезоэлектрическими преобразователями, соединенными с колебательными элементами. Предпочтительнее применять магни-тострикционные преобразователи, имеюшие большую мощность и позволяющие получать ультразвуковые колебания высокой интенсивности. При относительно кратковременном действии ультразвука на масло, содержащее тонкодиопергированные твердые загрязнения, последние агрегируются, после чего их можно легко удалить отстаиванием или фильтрованием. Установлено что при действии ультразвуковых колебаний с частотой 15—25 кГц удается в 5—6 раз сократить время отстаивания нефти при ее обезвоживании [66], однако этот [c.178]

У пьезоэлектрической пластины поперечные волны в направлении оси X в жидкостях и при жидком акустическом контакте с твердым телом не передаются. Следовательно, она может излучать только одни продольные волны. Тем ие менее, пластина ведет себя не строго как поршневой излучатель, что обусловлено краевым эффектом изменение толщины пластины, строго говоря, определяется не самим приложенным электрическим напряжением, а напряженностью электрического поля, созданного им. Между тем эта напряженность ввиду выпучивания силовых линий на краю меньше, чем в середине пластины. Влияние уменьшенного излучения от краев на форму звукового поля описано в разделе 4.8. [c.142]

При рассматривавшемся выше возбуждении продольных волн поперечная связь (контакт) нежелательна напротив, пьезоэлектрическая керамика с большой поперечной связью применяется для возбуждения поперечных волн. В этом случае квадратный стержень (рис. 7.4) сначала поляризуется перпендикулярно к двум его длинным сторонам (например, в направлении оси X). Затем его разрезают на пластины, плоскости которых (например, плоскости X—2) параллельны направлению поляризации. Изготовленные таким способом пластины называются излучателями сдвиговых волн, так как резонансная частота их собственных колебаний определяется их толщиной (см. раздел 7.2). При этом электроды накладывают на пластину со стороны большей площади. [c.142]

Основным недостатком этих излучателей, как и пьезоэлектрических, является низкая механическая прочность керамики, ограничивающая интенсивность колебаний. Поэтому они нашли ограниченное применение. Основное значение для технологических целей имеют магнитострикционные излучатели, что обусловлено высокой прочностью и большой удельной акустической мощностью (до 1 МВт/м= ). [c.227]

Наряду с рассматривавшейся выше пьезоэлектрической керамикой, которая обнаруживает макроскопический пьезоэлектрический эффект только после процесса поляризации, имеется также ряд монокристаллических веществ, которые являются пьезоэлектрическими в связи с особенностями своей внутренней структуры. Нижеследующие соображения, относящиеся к пьезоэлектрическим константам, характеризующим материал, распространяются и на все пьезоэлектрические вещества. Так как эти вещества используются для контроля материалов, главным образом, в форме пластин для возбуждения акустических колебаний и служат для их преобразования в электрические сигналы, их сокращенно именуют излучателями или преобразователями. [c.143]

Следовательно, если излучатель используется только как передающее устройство, для него желательно иметь возможно более высокий пьезоэлектрический модуль. [c.144]

Кроме пьезоэлектрических констант, решающее значение при контроле материалов имеют также механическая добротность излучателя Q l и его звуковое сопротивление 2. [c.145]

Электрическое согласование совмещенного искателя отличается от требуемого для искателя с одним излучателем. Во втором случае всегда нужно искать оптимальный компромисс для условий работы в качестве излучателя (передатчика) и в качестве приемника, а в совмещенных искателях это ограничивающее условие отпадает. Можно оптимально согласовывать излучающие и приемные преобразователи по отдельности с соответствующими импедансами прибора. Можно даже без затруднений применять различные материалы для излучателя и приемника в соответствии с их пьезоэлектрическими константами (см. табл. 7.1) с целью получить возможно более высокую чувствительность. [c.244]

Рис. 1У.48. Пьезоэлектрический излучатель со стягивающим болтом

Пьезоэлектрический преобразователь, соединенный с фотопроводящей пластиной и с подключенными электродами (прозрачными на стороне с фотоэмульсией), может быть использован как излучатель и приемник ультразвука с оптическим управлением. [c.295]

К излучателям этой группы относятся электромеханические (электродинамические, пьезоэлектрические, магнитострикционные) источники высокочастотных колебаний. [c.222]

Ультразвуковые колебания могут возбуждаться различными способами. В соответствии с этим разработаны и применяются различные типы излучателей ультразвука механические (аэродинамические и гидродинамиче-ческие), электродинамические, магнитострикционные, пьезоэлектрические и др. [c.20]

Практическое применение находят аппараты с узкополосными плоскими, цилиндрическими, пьезоэлектрическими и магнитострикционными излучателями, а также широкополосные гидродинамические (вихревые, роторные, роторно-пульсационные, роторно-паль- [c.239]

Упругие механические колебания звуковой и ультразвуковой частоты получают при помощи различных приспособлений, называемых излучателями или вибраторами. Известны излучатели механические эксцентриковые, электромеханические, гидродинамические, магнитострикционные и пьезоэлектрические. [c.121]

В пьезоэлектрических излучателях, так же как и в магнитострикционных, электрические колебания высокой частоты, вырабатываемые ламповыми генераторами, преобразуются вибраторами в интенсивные механические колебания за счет использования пьезоэлектрического эффекта. [c.123]

Источником ультразвуковых колебаний служил генератор А-62411 с номинальной выходной мощностью 1,5 кет и частотой от 18 до30кг . Ультразвуковые колебания частотой 19,Бкгц от магнито-стрикционного преобразователя типа ПМ-1-1, 5Д-1 передавались в ванну, дном которой служила мембрана излучателя. Пьезоэлектрический щуп (зонд) для измерения интенсивности ультразвука имел высокую чувствительность, не зависящую от частоты колебаний. Кроме того, у него отсутствовала резко выраженная направленность как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, что позволяло избежать ошибки в определении звукового давления при встречном расположении излучателей. Конструкция зонда изображена на рис. 1. [c.183]

Электрическое оборудование ультразвуковых установок. Излучатели ультразвуковых колебаний выполняются на основе либо магнитострикционных, либо пьезоэлектрических эффектов. На рис. 9.9 показана схема маг-нитострикционного преобразователя. Сердечник вибратора 4 под действием высокочастотного электромагнит-но о поля, создаваемого обмоткой 5, сокращается, когда налряженность магнитного поля достигает максимума, и удлиняется, когда она уменьшается, создавая вибрации с удвоенной частотой по сравнению с частотой генератора 1. Эта вибрация через концентратор и инструмент передается обрабатываемому изделию в виде ударов с частотой 20—40 тыс. в секунду. Так как в суспензии, подаваемой под инструмент по трубке 9, имеется мно-же тво зерен абразива, то суммарное их действие весьма эффективно. Например, в стекле сверление круглого отверстия диаметром 12 мм происходит со скоростью 0,2 мм/с. Концентратор усиливает амплитуду упругих колебаний во столько раз, во сколько его верхнее сечение больше нижнего. [c.376]

Звукохимические реакции протекают под воздействием высокочастотных ультразвуковых колебаний, генерируемых пьезоэлектрическими излучателями, действие которых основано иа обратном пьезоэлектрическом эффекте — возникновении ультразвуковых колебаний в пьезокристаллическом материале в электрическом поле. Ультразвуковые колебания генерируются пьезокварцевой пли пьезокерамической пластиной, возбуждаемой от высокочастотного генератора на резонансной частоте. [c.102]

Увеличение скоростей обтекания может достигаться путем создания поля колебаний внутри обрабатываемой двухфазной системы (суспензии) твердое — жидкость [3, 164, 200]. Это могут быть низкочастотные колебания (пульсации) и высокочастотные, ультразвуковые. Низкочастотные вибраторы (пульсаторы) с пневматическим, механическим или электромагнитным источником импульсов, обеспечивающие разные частоты и амплитуды колебаний, устанавливаются внутри аппарата-растворителя. Иногда с их помощью осуществляют вибрацию корпуса аппарата. Источниками ультразвуковых колебаний служат магнитострикциоиные, пьезоэлектрические, гидро- и электродинамические и другие излучатели. Применение низкочастотных [c.221]

Свойства ультразвуковых колебаний. Если распространяющиеся в упругой среде механические колебания имеют частоту более 16 ООО Гц, то они не воспринимаются слухом человека и носят название ультразвуковых волн. Такие волны получают нскусственно с помощью специальных излучателей, используя магнитострикцион-ный (изменение длины некоторых материалов в магнитном поле) или пьезоэлектрический (изменение объема некоторых тел в электрическом поле) эффект. Если поместить такие тела в быстропеременное магнитное или электрическое поле, то они становятся генераторами ультразвуковых волн, распространяющихся в окружающей среде со скоростью 1 =]/ 5/р, где 5 — модуль продольной упругости материала вибратора, р — плотность среды. [c.371]

На практике большее распространение получили ультразвуковые дефектоскопы, работающие на принципе использования импульсных ультразвуковых колебаний. В указанных приборах пьезоэлектрическим излучателем, возбуждаемым радиоимпульсами специального генератора, посылаются в исследуемый металл не непрерывные (незатухающие) упругие колебания, а чрезвычайно короткие импульсы =0,5-5- Юмкс) с относительно продолжительными промежутками между ними (/ = 1 -ь 5 мс), распространяющиеся узким пучком. [c.41]

Одни преобразователи (например, пьезоэлектрические) требуют наличия между ними и ОК промежуточной материальной среды (жидкости, слоя мягкого пластика, газа). Другие (лазерные излучатели и приемники УЗ, ЭМА-преобразова-тели) в такой среде не нуждаются и могут работать даже в вакууме. Классификация преобразователей по способам связи с ОК приведена в разд. 2.1.9. [c.54]

Однако, строго говоря, пьезоэлектрическая пластина не является таким идеальным излучателем, потому что она испытывает и другие деформации (см. рис. 7,3, бив). Даже в случае обычного твердого и упругого материала только такая деформация, как на рис. 7.3, а, невозможна, потому что она всегда связана с изменением поперечных размеров. В случае титаната бария ВаТ10з и всех других пьезоэлектрических веществ условия намного более сложны и могут быть различными в зависимости от их кристаллического строения. Их нельзя описать без применения сложного математического аппарата. Дополнительные деформации пластины наглядно показаны на рис. 7.3, б и в. В направлении оси У происходит либо сильное растяжение, либо укорочение. Сюда добавляется сдвиг, из-за которого пластина, первоначально имевшая форму прямоугольника, приобретает форму ромба. Здесь перечислены только те деформации, которые вызваны непосредственно действием электрического напряжения. К ним добавляются и другие деформации, вызванные чисто механической связью, например сжатие в направлении оси Z, которым мы здесь пренебрегаем. [c.141]

Определенное таким путем к является электромеханическим коэффициентом связи, который характеризует эффективность (к.и.д.) преобразования механической деформации в электрическое напряжение и обратно для данного пьезоэлектрического материала. Следовательно, при сделанных выше допущениях в случае титаната бария напряжение на приемнике составило бы всего около 7а напряжения иа излучателе. Однако коэффициент связи 33, который для ВаТ10з равен 0,43, справедлив только для прутков, возбуждаемых вдоль их оси. В случае тонких пластин, которые обычно применяются для изготовления ультразвуковых излучателей и приемников, следует пользоваться коэффициентом связи для колебаний по толщине. Ввиду поперечных связей, которыми в тонких пластинах обыч- [c.144]

Керамические преобразователи можно не только спекать из измельченного материала, но и получать их из пасты, разводя порошок в пасту с применением алектрически не проводящей жидкости эта паста прп длительном приложении высокого напряжения тоже становится пьезоэлектрической (Луч [955], см. также [237]). Такие преобразователи из пасты можно накладывать прямо на контролируемый образец без использования жидкости для акустического контакта они обеспечивают на шероховатой поверхности более равномерный акустический контакт, но существенно уступают по чувствительности обычным излучателям. Представляет интерес их использование также при температурах выше точки Кюри 955], если для получения пасты применена высококипящая жидкость. [c.147]

Однако главное его преимущество заключается в том, что из него можно изготовлять гибкие пленки, имеющие толщину порядка нескольких тысячных долей миллиметра. Другие пьезоэлектрические материалы при такой толщине вообще нельзя использовать ввиду их хрупкости, тогда как для PVDF это не вызывает проблем. Поэтому из PVDF без каких-либо затруднений можно изготовлять акустические преобразователи на частоты до 100 МГц. При классических пьезоэлектрических материалах это достигается только при возбуждении излучателя большей толщины с высокими гармониками, например при излучателе на 20 МГц с его пятой гармоникой. [c.150]

При экранирующих или теневых методах (глава 12), известных по рентгеновской диагностике, несплошность материала обнаруживается по ее действию как экранирующего препятствия для распространения звука от излучателя к приемнику. Такие методы называют также прозвучива-нием. При этом первичной измеряемой величиной является амплитуда звукового давления, регистрируемая приемником. При теневом методе можно работать и с непрерывными звуковыми волнами, и с импульсами. Он возник исторически как первый метод ультразвукового контроля (непрерывными волнами) по аналогии с рентгеновским просвечиванием (просвечивание—проэву-чивание). Поэтому применяется и историческое название-— метод контроля интенсивности, так как при просвечивании рентгеновскими или гамма-лучами почернение используемой пленки пропорционально интенсивности излучения. При ультразвуковом теневом методе первичной измеряемой величиной является амплитуда звукового давления, пропорциональная квадратному корню из интенсивности, если применяют, как почти во всех, случаях, пьезоэлектрические приемники. [c.189]

В акустике имеются фазочувствительные детекторы, н. пример пьезоэлектрические преобразователи. С их помощью можно получить всю информацию, необходимую для восстановления волнового поля объекта (по амплитудам и фазам), например механическим сканированием плоскости, пересекающей волновое поле объекта, при помощи отдельного ньезоэлектрического-приемника звука. Второй преобразователь (например, неподвижный) служит для освещения объекта он рассеивает или отражает звуковую энергию по направлению к сканируемой поверхности или же действует как экранирующее препятствие на пути распространения звука от излучателя к сканируемой поверхности (рис. 13.15). [c.317]

С частотой изменения магнитного поля. Эти излучатели не получили распространения, так как по многим показателям они уступают пьезоэлектрическим и магнитострикцнонным. [c.222]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология