Излучатели пьезоэлектрические

Описанный метод применялся Кнудсеном и Фрике [665, 1088] также и на ультразвуковых частотах до 130 кгц. На фиг. 367 дан разрез установки Фрике. В одну из стенок измеритель ной камеры Н, представляющей собой закрытую с обеих сторон латунную трубку диаметром около 20 см, вмонтирован магнитострикционный излучатель G. Диск F, вращающийся со скоростью 1 об/сек, служит для возможно более диффузного рассеяния направленного пучка звуковых волн, создаваемого излучателем. Пьезоэлектрический микрофон М расположен на поверхности полого металлического шара, укрепленного на колеблющемся маятнике Р (период колебаний около 1 сек., угол отклонения 60°). Напряжение, развиваемое микрофоном, подается на гальванометр / через усилитель V и выпрямитель R. [c.332]

Все эти трудности отпадают при использовании так называемых пьезоэлектрических излучателей. [c.744]

Поэтому, если длина и ширина пластинки хотя бы в несколько раз больше ее толщины, то поперечные размеры пластинки значительно превышают длину волны, возбуждаемой ею в среде. Таким образом легко реализуется случай пластинки, размеры которой велики по сравнению с длиной возбуждаемой волны. К пьезоэлектрическим излучателям этого типа применимо все то, что было сказано выше о пластинке, размеры которой велики по сравнению с длиной волны. Излучаемый пластинкой пучок ультразвуковых волн будет очень мало расходиться, т. е. поперечные размеры этого пучка по мере удаления от пластины будут медленно увеличиваться. [c.745]

В качестве приемников ультразвуков применяются пьезоэлектрические пластинки такой же толщины, как и пластинка излучателя, волны которого должны быть [c.745]

Для получения ультразвуковых волн в настоящее время широко применяются электромеханические, пьезоэлектрические и магнита-стрикционные излучатели. [c.242]

В электромеханических излучателях ультразвук создается в результате преобразований колебаний переменного электрического тока соответствующей частоты в механические колебания излучателя. Устройство пьезоэлектрических излучателей основано на пьезоэлектрическом эффекте. Кристаллы целого ряда веществ (кварц, турмалин, титанат бария и т. д.) обладают замечательным свойством. [c.242]

Если из них определенным образом вырезать пластинку, то при сжатии или растяжении такой пластинки на ее поверхности появятся электрические заряды — с одной стороны положительные, с другой— отрицательные. В этом и состоит пьезоэлектрический эффект. Этот эффект обратим. Если пластинку покрыть с двух сторон металлическими электродами (например, алюминиевой фольгой) и присоединить к ним источник переменного напряжения, то пластинка попеременно то сжимается, то растягивается. Эти колебания поверхности пластинки и возбуждают в среде ультразвуковые волны. Используя пьезоэлектрические излучатели, удается получать ультразвуки сравнительно небольшой интенсивности. [c.243]

Из анализа приведенных соотношений следует, что направленность ультразвукового пучка тем выше, чем больше размер излучателя и меньше длина волны. Для решения таких практических задач, как определение шага сканирования, оценка условной протяженности дефектов, проектирование стандартных образцов предприятия (СОП), требуется знать ширину ультразвукового пучка на определенном расстоянии от излучателя. Для симметричного поля круглого или квадратного пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) удобнее пользоваться его полушириной, которую в зависимости от глубины г определяют по формуле г tg G. [c.21]

Щуп через тонкий слой машинного масла передает звуковые колебания трубе. Ультразвуковой луч направленно пронизывает трубу, претерпевая на своем пути многократные преломления. Он перемещается по трубе до тех пор, пока не встретит на пути границу отражения, которой могут быть подкладное кольцо сварного шва, неровности нижнего корневого валика при сварке труб без подкладных колец или дефект в сварном шве или в самой трубе. Отразившись от границы раздела, луч возвращается обратно в излучатель и вызывает колебание пластинки титаната бария. Проявляется обратный пьезоэлектрический эффект механические колебания пластинки преобразовываются в электрические. Они передаются в приемный усилитель, а затем поступают на экран электроннолучевой трубки, [c.230]

В электромеханических излучателях ультразвуковые колебания генерируются за счет преобразования электрической энергии в механическую. Электромеханические источники позволяют получать ультразвуковую энергию высокой частоты и устойчиво работают, как правило, в очень узкой полосе частот. По принципу преобразования энергии электромеханические излучения делятся на магнитострикционные, пьезоэлектрические и электродинамические. [c.177]

Другая группа ФВП, находящих широкое применение в современной информационной технике, — объемные резонаторы на базе пьезоэлектрической керамики (типа ЦТС-22 и др.). Для построения систем самовозбуждения здесь также используют прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Резонаторы этого типа применяют в различных частотных фильтрах и дискриминаторах, в звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуре, в качестве излучателей ультразвука и т. д. [c.444]

В практике ультразвуковой дефектоскопии металлов применяют ультразвуковые колебания частотой от 0,5—0,8 до 5 МГц. Для получения ультразвука таких частот используются генераторы электрических колебаний, являющиеся источниками переменного тока, и специальные излучатели. Основной частью излучателя является пьезоэлектрический преобразователь, представляющий собой пластину, изготовленную из монокристалла кварца или из кристаллических соединений — титаната бария, сульфата лития, цирконат-титаната свинца и других, обладающих пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэлектрический эффект заключается в появлении электрического заряда на гранях кристалла при приложении механического напряжения— прямой эффект. Существует и обратный эффект—приложение электрического поля вызывает механическую деформацию расширения или сжатия в зависимости от знака поля. [c.117]

Простейшим акустическим излучателем такого типа является кольцевой пьезоэлектрический преобразователь, вставленный в жесткий цилиндрический экран. Для расчета поля такого преобразователя допустим, что цилиндрический экран имеет неограниченную длину, а активный элемент высотой 2h пульсирует с колебательной скоростью Цилиндрическую систему координат расположим так, чтобы плоскость Z = 0 проходила посередине высоты этого элемента. [c.233]

Наиболее точные методы измерения скорости распространения и коэффициента поглощения звука в веш естве основаны на предположении, что в экспериментальной установке создается плоская волна. Однако излучатели конечных размеров создают в ближней области плоское поле, искаженное дифракционными эффектами на краях излучателя даже в случае, если излучатель вставлен в бесконечный жесткий экран. Обычно в измерениях скорости распространения и коэффициента поглощения звука в веществе используют пьезоэлектрические пластины. В эхо-методах и в методе акустического интерферометра излучающая и приемная пластины могут быть совмещены. [c.280]

Излучение и прием ультразвука. Излучение ультразвуковых волн и прием отраженных сигналов в ультразвуковой дефектоскопии производятся с помощью специальных устройств, называемых искателями (рис. 42). В прямых и наклонных искателях функции излучения и приема ультразвука выполняет один и тот же пьезоэлектрический преобразователь. В раздельно-совмещенном РС-искателе имеются два преобразователя, один из которых является излучателем, а другой — приемником. С помощью прямых искателей ультразвуковые колебания вводятся в изделие перпендикулярно, а наклонных и РС-искателей — под углом к поверхности изделия в точке ввода. [c.71]

В качестве примера приведем пьезоэлектрическую линию задержки из стержня плавленного кварца, а концах которого установлены преобразователи из пьезокварцевого кристалла. Пьезокварцевый преобразователь-излучатель — на одном торце стержня и такой же преобразователь-приемник — на другом. Излучатель, возбуждаемый электрическим сигналом, создает продольные механические волны в стержне, которые распространяются к приемнику, вызывая в нем электрический сигнал, подобный электрическому сигналу на входе излучателя, но запаздывающий на время пробега волн по стержню. Для возможно большей эффективности этого преобразования желательно сделать механические волновые сопротивления материала преобразователя и стержня — линии задержки близкими или одинаковыми. С этой целью стержень-линия задержки часто выполняется из того же кварца. [c.184]

Следует подчеркнуть, что настоящая монография не претендует на исчерпывающий охват темы. Основное внимание авторы уделили тем направлениям, в которых в последнее время получены наиболее интересные результаты и которые вместе с тем не успели еще стать тривиальными, вошедшими в практику инженерной работы. Этим объясняется то, что в первой книге не рассматриваются металлические магнитострикционные и обычные пьезоэлектрические излучатели, резонансные волноводы продольных колебаний и т. д. [c.4]

Следует отметить, что малое удельное акустическое сопротивление газов ограничивает применение магнитострикционных или пьезоэлектрических преобразователей для излучения в газообразную среду. Хотя при работе магнитострикционного излучателя в воздухе можно получить относительно большие амплитуды колебаний поверхности (порядка нескольких микрон), однако такой вибратор не может отдать сколько-нибудь значительную акустическую мощность. [c.9]

В случае синусоидального сигнала частота определяется с помощью микрофона или пьезоэлектрического датчика давления и электронного частотомера. Так как газоструйные излучатели, как правило, создают звуковое поле, содержащее кроме основной частоты еще несколько гармоник (рис. 22), то для правильного измерения частоты необходимо воспользоваться анализатором спектра, или спектрометром. [c.37]

На рис. 52 показано устройство для снятия характеристик направленности излучателя в случае необходимости оно может быть использовано и для определения распределения звукового давления на сфере радиусом до 1,5 ле. Излучатель (с рефлектором или без него) укреплялся на трубе, применяемой для его вращения вокруг собственной оси и служащей одновременно для подачи сжатого воздуха. Поворотное устройство позволяло перемещать ненаправленный пьезоэлектрический датчик давления по окружности, центр которой находился в области генерации излучателя. [c.76]

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]

Упругие волны —звук —принято делить на ик-фразвуковые с частотой до 20 Гц, звуковые, частота которых лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц, ультразвуковые с частотой от 20 кГц до 1000 МГц и гипер-звуковые, частота которых превышает 1000 Мгц ). Несмотря на то, что слышимый звук и ультразвук — это волны одной природы, для получения ультразвука заметной интенсивности необходимо применять специальные излучатели. Два типа излучателей — пьезоэлектрические и магнитострикционные—пользуются наибольшей популярностью в науке и технике. Поскольку магнитострикционные излучатели значительно более доступны, чем пьезоэлектрические, мы в дальнейшем и рекомендуем изготовление именно этого типа излучателей. [c.7]

Кроме кварца пьезоэлектрическими свойствами обладают такие широко используемые в технике кристаллы, как KDP — дигидрофосфат калия (КН2РО4), ADP — дигидрофосфат аммония ((NH4H2PO4), а также различные виды пьезокерамики. Пьезоэлектрики находят применение в качестве мощных излучателей и чувствительных приемников ультразвука, стабилизаторов частоты, электрических фильтров высоких и низких частот, трансформаторов напряжения и тока. [c.296]

Для получения ультразвуков обычно используют механические, пьезоэлектрические или магнитострнкционные излучатели. Простейший механический излучатель — всем известный свисток. В нем звук возбуждается за счет того, что струя воздуха разбивается о внутренний край полости свистка. Периодически возникающие при этом вихри и возбуждают колебания столбика воздуха, находящегося в полости свистка. Размеры полости определяют частоту собственных колебаний столбика воздуха, а следовательно, и частоту излучаемого звука. Чем меньше размеры полости, тем выше звук. Уменьшая размеры полости, можно добиться того, что свисток начнет издавать звуки очень большой частоты, т. е. ультразвуки. [c.242]

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 -5- 5 мс), распространяющиеся узким пучком. [c.41]

Ультразвуковой контроль основан на принципе ультразвуковых волн от дефектов сварного шва. В качестве источника ультразвуковых колебаний используют пьезоэлектрические излучатели — пластинки, изготовленные из тптаната бария, обладающие пьезоэффектом. [c.230]

Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) - один из наиболее эффективных методов неразрушающего контроля. Дефектоскопия основана на принципе передачи и приема ультразвуковых импульсов, отражаемых от дефекта, расположенного в металле. Высокочастотные звуковые воЛны распространяются по сечению контролируемой детали или узла направлешо и без заметного затухания, а от противоположной поверхности, контактирующей с воздухом, полностью отражаются. Для возбуждения и приема колебаний используются прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты титаната бария (кварца). Генератор электрических ультразвуковых колебаний возбуждает пьезоэлектрический излучатель (передающий щуп), который через слой жидкости связан с поверхностью детали. Механические колебания, полученные от действия переменного магнитного поля на пьезоэлектрическую пластинку излучателя, распространяются по толще металла и достигают противоположной стороны сечения. Отражаясь, возвращаются и через жидкую среду возбуждают в пьезоэлектрическом приемнике (приемном щупе) электрические колебания, которые после усиления высвечивают на индикаторе характер прохождения колебаний. Если препятствий, мешающих прохождению колебаний, не оказалось, амплитуды прямого и отраженного импульсов одинаковы. При наличии дефекта импульсных пиков будет три, причем отраженный от дефекта - меньший (рис. 4.4). Во время работы дефектоскопа колебания возбуждаются не непрерывно, а короткими импульсами. Существует несколько тапов дефектоскопов и наборов щупов. [c.157]

Акуетооптические устройства. На основе эффектов дифракции и рефракции света на УЗ создаются активные оптич. элементы, позволяющие управлять всеми параметрами светового луча, а также обрабатывать информацию, носителем к-рой являются как световая, гак и звуковая волны. Основу таких устройств составляет акустооптич. ячейка (ЛОЯ), состоящая из рабочего тела (твердотельного образца или кюветы с жидкостью), в объёме к-рого происходит взаимодействие света с УЗ-волной, и излучателя УЗ (обычно пьезоэлектрического преобразователя). В зависимости от назначения имеется неск. типов акустооптич. при- [c.47]

Колебат. механич. системами Э. п. могут быть стержни, пластинки, оболочки разл. формы (полые цилиндры, сферы, совершающие разл. вида колебания), механич. системы более сложной конфигурации. Колебат. скорости и деформации, возникающие в системе под воздействием сил, распределённых по её объёму, могут, в свою очередь, иметь достаточно сложное распределение. В ряде случаев, однако, в механич. систем можно указать элементы, колебания к-рых с достаточным приближением характеризуются только кинетич, и потенц. энергиями и энергией механич. потерь. Эти элементы имеют характер соответственно массы М, упругости I / С и активного механич. сопротивления г (т.н. системы с сосредоточенными параметрами). Часто реальную систему удаётся искусственно свести к эквивалентной ей (в смысле баланса энергий) системе с сосредоточенными пара.меграми, определив т. н. эквивалентные массу Л/, , упругость 1 / С , и сопротивление трению / . Расчёт механич. систем с сосредоточенными параметрами может быть произведён методом электромеханич. аналогий. В большинстве случаев при электромеханич. преобразовании преобладает преобразование в механич, энергию энергии либо электрического, либо магн. полей (и обратно), соответственно чему обратимые Э.п. могут быть разбиты на след, группы электродинамические преобразователи, действие к-рых основано на электродинамич. эффекте (излучатели) и эл.-магн. индукции (приёмники), напр, громкоговоритель, микрофон электростатические преобразователи, действие к-рых основано на изменении силы притяжения обкладок конденсатора при изменении напряжения на нём и на изменении заряда или напряжения при относит, перемещении обкладок конденсатора (громкоговорители, микрофоны) пьезоэлектрические преобразователи, основанные на прямом и обратном пьезоэффекте (см. Пьезоэлектрики) электромагнитные преобразователи, основанные на колебаниях ферромагн. сердечника в перем. магн. поле и изменении магн. потока при движении сердечника [c.516]

Источником ультразвуковых колебаний служат пьезоэлектрические излучатели. Современная ультразвуковая дефектоскопия основана на отражении ультразвуковых волн от дефектов, имеющихся в материале, и улавливании отраженных волн специальными приемоусиливающими устройствами. [c.373]

Датчики переменных давлений в жидкой среде обычно градуируют при скачкообразном спаде давления от заранее установленного значения до атмосферного, что достигается быстрым открытием вентиля. В настоящее время разработаны образцовые установки, действие которых основано на инерционном методе воспроизведения гармонического давления В них используется качающаяся или вибрирующая трубка, заполненная жидкостью. В других установках, действие которых основано на методе взаимности, в камеру грузопоршневого манометра помешены градуируемый и обратимый преобразователи, а также вспомогательный излучатель Применяют также установки, в которых переменное давление в жидкости созда ется пьезоэлектрическим или магнитострикционными излучателями [10]. [c.306]

Пьезоэлектрические излучатели являются частным случаем пьезоэлектрических преобразователей, используемых для излучения акустических колебаний в первую очередь в жидкие и твердые среды. В табл. 5.3 проводилось сравнение некоторых пьезоэлектриков и режиме излучения по коэффициенту эффективности Гути-на d д/Sдя, и было показано бесспорное преимущество пьезокерамики как материала для пьезоэлектрических излучателей. Более развернутое сопоставление пьезоизлучателей по совокупности характеристик (см. табл. 5.3) позволяет полнее оценить пьезоэлект-142 [c.142]

Кристаллы кварца, дигидрофосфата аммония и сегпетовой соли, применявшиеся на ранних этапах развития ультразвуковой-гидроакустической техники, в настоящее время практически полностью вытеснены пьезокерамикой, имеющей более высокую пьезоэлектрическую эффективность, стабильность характеристик и возможность промышленного изготовления из нее пьезоэлементов сложной конструкции и больших размеров. Для мощных излучателей, в которых можно опасаться разогрева, применяют керамику с большой механической добротностью и малыми диэлектрическими потерями ЦТС-23, ТБК-3, PZT-8. Интенсивность излучения может достигать нескольких ватт на квадратный сантиметр при КПД порядка 50—90% [54, 55]. [c.143]

Рис. 4.5. Лазер на ионах благородного газа с активной синхронизацией мод. 1—призматический модулятор из кварцевого стекла (SQ1) с брюстеров-скими поверхностями 2 — пьезоэлектрический излучатель из LiNbOj 3 — газоразрядная трубка 4 — выходное зеркало 5 — глухое зеркало 6 — синтезатор частот 7 — усилитель мощности. (По [4.10].)

Подводя итог, можно сказать, что основным фактором, затрудняющим получение больших ультразвуковых интенсивностей с помощью плоских пьезоэлектрических излучателей в мегагерцевой области частот, является электрическая прочность жидкого диэлектрика. Электрическую прочность можно несколько увеличить тщательной очисткой и осушкой диэлектрика, укорочением рабочих экспозиций до нескольких секунд, работой в импульсном режиме, увеличением электрической прочности системы крепления кварца. Эти меры, однако, принципиально не позволяют получить резкого увеличения интенсивности в нефокусированпом пучке. В настоящее время экспериментально получены интенсивности ультразвука, по порядку величины равные предельным [16]. Однако акустические числа Маха для волн от плоских излучателей все-таки остаются много меньшими, чем единица. Существенное увеличение интенсивности ультразвука можно получить, применяя фокусировку. [c.361]

Фокусированное излучение можно получить, применяя специальным образом вырезанные пластинки кварца. В одной из первых работ [19] был применен кварцевый излучатель в виде сферически изогнутой пластинки (кон-кавный излучатель), вырезанной так, что в центре излучателя был Х-срез край пластинки, таким образом, отличался от Х-среза. Это обстоятельство неблагоприятно сказывалось на работе такого источника звука не только потому, что края излучателя имели другую пьезоэлектрическую постоянную, но и потому, что к краям менялся упругий модуль. При постоянной толщине такого излучателя краевые участки работали не на резонансной частоте. С помонц>ю этого излучателя удалось получить интенсивность в фокусе до 3,4 квт1см . [c.362]

С помощью приемников для прослушивания звука в воде — гидрофонов (пьезоэлектрический гидрофон был предложен Ланжеве-ном в 1918 г.) можно вести наблюдение за движением кораблей на больших расстояниях по характерному шуму, создаваемому в воде их механизмами на ходу. Так как звук в ваде распространяется с малым затуханием, с помощью приборов, аналогичных радиолокаторам, только использующих звуковые излучатели и приемники, можно обнаружить под водой различного рода препятствия (косяки рыб, айсберги, подводные лодки). Радиолокатор для этих целей совершенно непригоден из-за сильного поглощения электромагнитных волн в воде [c.8]

В ультразвуковой технике широко применяются магнитострикционные электроакустические преобразователи [1, 2]. Особенно большое распространение они получили как излучатели в установках активного технологического применения ультразвука, работающих на частотах 15— 60 кгц. Материалами для таких преобразователей служат обычно металлы и сплавы с магнитострикционными свойствами никель, железо-кобальто-вые сплавы (из которых наиболее известен пермендюр), железо-никелевые сплавы, железо-алюминиевые сплавы (последние известны под названием альфер, альфеноль). Поиски новых материалов для преобразователей привели к разработке керамики с магнитострикционными свойствами — специальных типов ферритов. Близкие по механическим свойствам и по технологии изготовления к пьезоэлектрическим керамикам типа титаната бария или титаната-цирконата свинца, магнитострикционные ферриты, как и эти последние, экономичны, дешевы, относительно просты в изготовлении, не требуют дефицитных исходных материалов. Все эти факторы приобретают весьма важное значение в связи с массовым внедрением ультразвуковых методов в народное хозяйство. [c.113]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...