Пьезоэлемент

Помимо пьезомодуля, значение которого зависит от кристаллографического направления, для оценки пьезоэлементов применяют коэффициент электромеханической связи К, характеризующий эффективность преобразования механической энергии в электрическую и наоборот (при прямом и обратном пьезоэффекте), а также механическую добротность Qm, определяемую потерями на внутреннее трение в. материале, от значения которой существенно зависит увеличение амплитуды колебаний элемента при резонансной частоте. Работоспособность пьезоматериалов определяется также значениями г,, tg б и точкой Кюри Тс. [c.558]

Материалы класса I применяют для высокочувствительных пьезоэлементов, в частности, в режиме слабых сигналов, когда определяющим параметром является пьезомодуль. [c.558]

Материалы класса П1 применяют для пьезоэлементов с повышенной стабильностью резонансных частот во времени и с изменением температуры, с высокой механической добротностью Qm. [c.558]

К классу IV относят материалы для высокотемпературных пьезоэлементов (с Гс выще 300 °С). [c.558]

Отсюда следует, что по изменению сопротивления АД можно определить деформацию е . По сравнению с емкостными датчиками, используемыми в мерном стержне Девиса, датчики сопротивления имеют преимущество, а именно с их помощью возможно непосредственное измерение деформации и отпадает необходимость в дифференцировании кривой и ( . Однако датчики сопротивления обладают следующими недостатками конечная длина датчика ограничивает его разрешающую способность при быстро изменяющихся деформациях датчик сопротивления измеряет деформацию на поверхности стержня. В последнее время при исследовании процесса распространения волн напряжений широко используются датчики, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. В зависимости от конструкции пьезодатчиков можно получить высокие частоты собственных колебаний (до 60 кГц), что находится в соответствии с указанными требованиями. Датчик содержит чувствительный элемент (цилиндрический или кольцевой) из поляризованной пьезокерамики, инерционный груз и контактное устройство, соединяющее пьезоэлемент с регистрирующей аппаратурой. Пьезоэлемент датчика, как правило, изготовляется из титаната бария. Недостатком таких датчиков является непостоянство чувствительности, что требует тарировки каждого датчика отдельно. Как и датчик сопротивления, пьезодатчик измеряет среднее напряжение на площадке контакта, поэтому при проведении эксперимента, в котором спектр волн напряжений содержит компоненты высокой частоты, должна быть обеспечена высокая точность его выполнения. В отличие от датчиков сопротивления, которые позволяют производить измерения в одном направлении, датчики с титанатом бария одинаково чувствительны к напряжениям в направлении длины и радиальном направлении. [c.26]

Sr .J (Zr ,,3 — Т1 ,4,)Оз + Та,А (1 %). По величине пьезомодулей йлз = 28,3-lO i м1в и 31= 12,3-10 м/в и коэффициента связи /Ср = 0,45, а также стабильности керамика ЦТС значительно превосходит титанат бария. Пьезоэлементы из ЦТС допускают значительно [c.163]

Пьезоэлементы из органических полупроводников при частотах выше резонансной ведут себя как индуктивности это может быть использовано для резонансных контуров в интегральных схемах. [c.213]

Для получения произвольных углов ввода применяют универсальные (с переменным углом ввода) преобразователи, в которых с помощью простого механизма пьезоэлемент перемещают по окружности полуцилиндра либо изменяют его положение внутри призмы или локальной ванны. [c.207]

Корпус служит для обеспечения прочности конструкции, а также для экранирования пьезоэлемента и его выводов от электромагнитных помех, поэтому корпус из пластмассы металлизируют. [c.207]

Структура акустического поля усложняется, если форма пьезоэлемента не обладает центральной симметрией. Для пластины прямоугольной формы диаграммы направленности различны [c.216]

Размер мнимого пьезоэлемента в направлении, перпендикулярном к плоскости падения УЗК, сохраняется, а в плоскости падения он уменьшается до значения [c.217]

Для излучения и приема ультракоротких (до единиц наносекунд) аку стических импульсов применяют наиболее широкополосные из известных, так называемые толстые пьезопреобразователи [25], Б которых толщина используемых пьезоэлементов намного больше длины волны возбуждаемых в них импульсов УЗК. В этих преобразователях отсутствуют условия для акустического резонанса и электромеханическое преобразование происходит только у излучающей (принимающей) УЗК поверхности пьезоэлемента, где существует резкий скачок поляризации или (и) возбуждающего электрического поля. [c.219]

Существует много разновидностей толстых пьезопреобразователей с равномерной и неравномерной по объему пьезокерамического элемента поляризацией и электродами, расположенными на противоположных параллельных и непараллельных гранях пьезоэлемента с равномерной и неравномерной по объему поляризацией и компланарными электродами, расположенными на одной излучающей (принимающей) грани пьезоэлемента, назы- [c.219]

Форма, длительность и амплитуда излучаемого (зондирующего) импульса определяются его спектром. Ударный генератор во взаимодействии с колебательным контуром (в который входит пьезоэлемент) вырабатывает быстро затухающий импульс синусоидальных электрических колебаний. Спектр этого импульса существенно искажается при трансформации преобразователем электрических колебаний в акустические и обратно, прохождении через контактные слои преобразователь — изделие, распространении в изделии, отражении от дефекта и усилении приемным трактом дефектоскопа. Наименьшие искажения претерпевает радиочастотный колоколообразный импульс, но генераторы для их возбуждения в дефектоскопах применяются редко. [c.241]

Акустические сигналы преобразуются пьезоэлементами преобразователя в электрические импульсы. Последние поступают через согласующие приемные устройства ПУ и через уже [c.270]

Система с электронным секторным сканированием по сравнению с системой с линейным сканированием указанных недостатков почти не имеет. Интроскопы этой системы содержат обычно преобразователи с 8—16 пьезоэлементами. Возбуждаются пьезоэлементы с задержками. Линейно нарастающие от элемента к элементу задержки обеспечивают наклонный ввод ультразвука, а квадратичное распределение задержек относительно среднего элемента обеспечивает фокусировку луча. Система с электронным секторным сканированием обеспечивает большую зону обзора при малой требуемой контактной площадке, но является и самой сложной в практической реализации системой. [c.271]

Полное изображение типа С образуется при перемещении преобразователя в направлении, перпендикулярном к направлению электронного сканирования. При этом сигналы коорди-, нат строки вырабатываются датчиками координат, как в системе с ручным (механическим) сканированием. Более простое решение этой задачи может быть получено с применением двумерного электронного сканирования. Пьезоэлементы двумерной матрицы (например, с числом элементов 8X8) возбуждаются с задержками, обеспечивающими сложение амплитуд акустических импульсов лишь на определенных направлениях в объекте контроля. Аналогично в тракте приема принятые пьезоэлементами сигналы предварительно задерживаются так, что суммирование амплитуд соответствует направлению излучения. [c.271]

Недостатком РС-преобразователя, показанного на рис. 86, где один из пьезоэлементов, зондирующий изделие по глубине ai, работает в совмещенном режиме излучателя и приемника продольных УЗК, является большая мертвая зона и малая амплитуда сигналов, соответствующих головным волнам, вследствие того, что оба преобразователя расположены параллельно к поверхности изделия. [c.278]

Основной частью п ь е з о п р е о б р а з о в а т е л я является пьезоэлемент, наиример, пластина кварца, титаната бария в виде диска толщиной, равной половине длины волны ультракоротких (УК) колебаний. Преобразователи разделяются на прямые — вводят продольную волну нерпендикулярно контролируемой поверхности наклонные — вводят нонеречную волну под углом к поверхности раздельно-смещенные — вводят продольную волну под углом 5... 10° к плоскости, перпендикулярной поверхности ввода. [c.131]

На рис. 182 приведена блок-схема ультразвукового миниметра УТ-602. Миниметр состоит из генератора зондирующих импульсов У, к которому подсоединен передающий пьезоэлемент ПЭГТ[,. преобразующий электрические колебания в механические с собственной частотой и частотой пьезоэлемента. [c.370]

Эти колебания распространяются в детали до противоположной поверхности, снова отражаясь на приемный пьезоэлемент ПЭП2. Задержка по времени отраженного импульса от зондирующего пропорциональна толщине измеряемой детали. Импульсы с приемного пьезоэлемента усиливаются объектом 3 и поступают на вход осциллографа 4. [c.370]

Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Основной частью данных преобразователей является пьезоэлемент — пластина из кварца, титаната бария или пъезокера-мики [например, цирконат-титанат свинца (ЦТС), твердые растворы четырехкомпонентных систем ПКР). Пластина представляет собой диск, толпщна которого равна половине длине волны УЗК. ПЭП разделяют на прямые (излучают продольную волну перпендикулярно поверхности), наклонные (излучают поперечную волну под углом к поверхности) и раздельно-смещенные (излучают продольную волну ггод углом 5... 10° к плоскости, перпендикулярной поверхности ввода). Их основные элементы представлены на рис. 6.27. [c.180]

Пьезоэлектрики — кристаллические диэлег.трики, не имеющие центра симметрии, в которых под действпе.м механических напряжений возникает электрическая поляризация (прямой пьезоэлектрический эффект), а под действием внешнего электрического поля — механическая деформация (обратный пьезоэлектрический эффект). Таким образом, с помощью пьезоэлектриков можно преобразовывать электрические сигналы в механические и наоборот. Между поверхностной плотностью заряда (/, образующегося при прямом пьезоэффекте на поверхности поляризованного кристалла, и механическим напряжением а существует прямо пропорциональная зависимость q = do, причем знаки зарядов на электродах пьезоэлемента зависят от направления механических напряжений (сжатие — растяжение). Механическая деформация и в такой же зависимости находится с напряженностью внешнего электрического поля Е при обратном пьезоэффекте u = dE, а характер деформации (сжатие или растяже- [c.557]

Если к пьезоэлементу приложить переменное напряжение, то в нем возникнут переменные механические колебания. Амплитуда их меняется при изменении частоты переменного поля при совпадении частоты поля с собственной (резонансной) частотой пьезоэлемента амплитуда приобретает максимальное значение. Это позволяет представить такой пьезоэлемёнт эквивалентной электрической резонансной схемой. Подобно колебательному электрическому контуру пьезоэлектрический резонатор характеризуют механической добротностью Q. [c.159]

Для пьезоэлементов из природного кварца обычно допускают температуру (—50) (+90)° G. Если необходима высокая стабилизация частоты, пьезоэлемент помещается в камеру (термостат), где автоматически по,пдерживается неизмененная температура. Природный кварц в последнее время заменяют синтетическим кварцем, имеющим ряд преимуществ. Так, добротность иьезоэлемента из природного кварца резко надает при нагревании до 250° С пьезоэлементы из синтетического кварца сохраняют высокую Добротность 5-10 при температуре до 500° С. Для устранения внутренних дефектов строения синтетического кристалла вырезанный из него брусок предварительно выдерживают при 500° С под напряжением в течение 48 ч создаваемая напряженность поля имеет величину 500 в1см и направлена по оси 2. После такой обработки из бруска кварца могут быть вырезаны пластинки под различными углами относительно осей х, у, z такие пластинки именуют срезами (рис. 11.6). > [c.161]

Пьезоматериалы. Пьезоэлектрические материалы — материалы, обладающие пьезоэффектом, используются для изготовления пьезоэлементов (пье-зопластин), служащих в акустических приборах НК для преобразования электрических колебаний в упругие и упругих колебаний в электрические. [c.204]

Электрические контакты выполняют пайкой легкоплавкими припоями, особенно на пьезокерамических пластинах, во избежание их располяри-зации. Для соединения преобразователя с электронным блоком дефектоскопа применяют максимально гибкий кабель (микрофонный или коаксиальный). В случае кварцевого пьезоэлемента применяют кабель с минимальной емкостью. Часто для согласования с электронным блоком дефектоскопа внутри корпуса преобразователя размещают трансформатор, катушку индуктивности, резистор. [c.207]

Акустическое поле преобразователя, в котором пьезопластина отделена от поверхности изделия линией задержки (при иммерсионном контроле — жидкостью, при контроле наклонным преобразователем — призмой), приближенно определяется приведенными выше формулами и графиками при использовании мнимого пьезоэлемента (рис. 33). Геометрические построения при этом определяются следующими формулами. Направление акустической оси [c.217]

Преобразователи с электрическим сканированием (фазированные решетки) состоят из мозаики пьезоэлемен-тов, на которые раздельно, падают (снимают) электрические сигналы,Преобразователи выполняют в виде одномерной (линейной) или двумерной решетки с шагом не более длины волны используют для последовательного контроля участков изделия малой толщины, изменения угла ввода (качания) луча в дальней зоне (путем создания регулируемого линейного сдвига фаз сигналов на элементах), фокусировки ультразвукового поля (путем создания параболического закона сдвига фаз), перемещения фокальной области, подавления бокозых лепестков при некотором расширении основного луча диаграммы направленности (путем симметричного изменения амплитуд сигналов от центральных к периферийным элементам). Изготавливают из отдельных идентичных пьезоэлементов или путем выполнения пазов в пьезоэлементе большой площади. [c.219]

Принципиальной особенностью всех разновидностей толстых аьезопреобра-зователей является то, что в режиме приема УЗК их широкополосность реализуется только если выполняется условие RQ) < т , где R — входное сопротивление усилителя, Со — электрическая емкость пьезоэлемента, Ту — длительность принимаемых акустических импульсов. Именно поэтому в приборах, использующих эти преобразователи, применяют усилители импульсов тока (а не напряжения) с = [c.220]

Преобразователь содержит многоэлементный (в рассматриваемом варианте 64 элемента) пьезопреобразователь, соединенный с блоком импульсных генераторов и приемных устройств (Г и ПУ) многоканальным (64 канала) кабелем. Запуском генераторов управляет синхронизатор (Синхр.) через формирователь запуска (ФЗ) и коммутатор. Одновременно включаются поочередно семь, затем восемь импульсных генераторов, которые возбуждают соответственно группу из семи, а потом из восьми пьезоэлементов. Затем коммутатор подключает следующую группу из семи (восьми) генераторов (и пьезоэлементов), смещенную на один элемент относительно предыдущей группы. Всего таких групп по семь-восемь элементов из 64 оказывается 114, и соответственно формируется 114 акустических строк в контролируемом пространстве объекта. С целью повышения поперечного пространственного разрешения в формирователе запуска предусмотрена задержка импульсов запуска генераторов, обеспечивающая фокусировку результирующего акустического поля в требуемой зоне. [c.270]

Очевидно, преобразователи автокалибрующегося толщиномера должны быть раздельно-совмещенными (P ) и содержать минимум два пьезоэлемента, один из которых всегда играет роль приемника головных волн и располагается на жестко фиксированном расстоянии (базе) от излучателя. [c.278]

В автокалибрующемся толщиномере УТ-55БЭ используется именно такая схема преобразователя все пьезоэлементы выполнены из керамики ЦТС-19 на частоту 2,5 МГц. Преобразователь заключен в миниатюрный латунный корпус с размерами 23 X X 12 X 17 мм. [c.279]

Обязательными узлами автокалибрующегося толщиномера являются два устройства временной задержки (на рис. 86 не показаны). Эти устройства служат для вычитания из полных временных интервалов (т. е. интервалов между моментом возбуждения излучающего пьезоэлемента и моментами появления на выходах приемных пьезоэлементов электрических сигналов) интервалов времени, в течение которых ультразвуковые импульсы проходят по протектору преобразователя, призме приемника головных волн и слою контактной среды. Время задержки каждого устройства подстраивается под конкретный преобразователь. [c.279]

Способ с совмещенным преобразователем. В импедансном дефектоскопе с совмещенным преобразователем (рис. 97) последний представляет собой стержень 1, на торцах которого размещены излучающий 2 и измерительный 3 пьезоэлементы. Между контролируемым изделием 4 и пьезоэлементом 3 находится контактный наконечник 5 со сферической поверхностью. Пьезоэлемент 2 соединен с генератором 6 синусоидального электрического напряжения, пьезоэлемент 3 — с усилителем 7. Масса 8 повышает мощность излучения в стержень 1. Генератор и усилитель соединены с блоком обработки сигнала 9, имеющим стрелочный индикатор 10 на выходе. Блок 9 управляет сигнальной лампоч- [c.295]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...