Преобразователи электроакустически пьезоэлектрические

В качестве источника и приемника ультразвуковых колебаний при дефектоскопии металлов используют электроакустические преобразователи из пьезоэлектрических материалов (кварца, титаната бария и др.). При воздействии на пьезоэлектрическую пластину механических колебаний между ее поверхностями возникает электродвижущая сила. Это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом. Оно используется для приема ультразвуковых колебаний. [c.503]

Источник нагрева электрический ток, генератор высокой частоты и преобразователь (электроакустический преобразователь), интервал частот 20—40 кГц, эффективная мощность 100—1300 Вт. Средняя амплитуда звуковой волны 0,025 мм выбор генератора высокой частоты зависит от выбранного типа преобразователя (пьезоэлектрический или магнитострикционный преобразователь), волноводы ступенчатые, экспоненциальные, цилиндрические. [c.220]

Принципы работы гидроакустических преобразователей из пьезоэлектрических керамических материалов показаны на примере исследования электроакустических свойств простого [c.62]

В общем случае эквивалентная схема содержит следующие части меха-ническую, куда входит эквивалентная электрическая однородная линия, представляющая среду преобразователя электроакустическую, состоящую из идеальных электромеханического трансформатора, гиратора и двухполюсника, которая отображает пьезоэлектрический эффект, н электрическую, содержащую статическую емкость преобразователя Со. [c.327]

В последнее время для определения прочностных характеристик материалов все большее применение находит ультразвуковой метод. В этом случае используются электроакустические преобразователи, из которых наиболее распространены пьезоэлектрические преобразователи, изготовленные в виде тел простой формы из пьезоэлектрического материала — кристалла кварца, пьезокерамики сегнетовой соли, пленочных полупроводниковых материалов и др. [МО]. [c.249]

Электроакустические преобразователи 4-5-1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВИБРАТОРЫ [c.266]

Ультразвуковая дефектоскопия основывается на введении в металл рельса ультразвуковых колебаний. Источниками этих колебаний являются электроакустические (или пьезоэлектрические) преобразователи. Основой их конструкции служит пластина, сделанная из специальных материалов, способных преобразовывать электрические импульсы в ультразвуковые и наоборот. Таким образом, преобразователи могут быть излучающими и приемными. Чтобы ввести в рельс ультразвуковые колебания, между преобразователем и головкой рельса не должно быть воздущной прослойки, поэтому головка рельса смачивается или водой, или раствором спирта в воде (в зимнее время). [c.187]

Вторую группу излучателей составляют электроакустические преобразователи. Свое название они получили оттого, что преобразуют электрические колебания в механические колебания какого-либо твердого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны. Наиболее распространенные электроакустические преобразователи, такие, как электродинамические излучатели, магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи, представляют собой линейные устройства, благодаря чему они возбуждают акустическую волну той же формы, что и электрический сигнал. Кроме того, эти устройства обратимы, то есть могут работать и как излучатели, и как приемники звука. [c.101]

Метод эквивалентных схем оказывается весьма полезным при конструировании и анализе электроакустических преобразователей. Каждый из рассмотренных в предыдуш,их разделах пьезоэлектрических преобразователей является полосовым фильтром, характеристики которого можно получить в результате анализа его эквивалентной схемы методами теории электрических фильтров. В качестве примера рассмотрим преобразователь с пренебрежимо малыми потерями, который можно представить простой эквивалентной схемой с сосредоточенными постоянными, показанной на фиг. 52. Предполагаем, что выходные клеммы разомкнуты и все элементы схемы пересчитаны на одну сторону электромеханического трансформатора. Ширина полосы частот этой схемы определяется частотами Д и /р, а относительная ширина полосы [c.297]

Охватывая очень широкую группу электроакустических систем, мы различаем два основных типа преобразователей. В системах первого типа движущие механические силы (или, как принято говорить, пондеромоторные силы) обусловлены динамическим взаимодействием электрических токов (здесь, в частности, имеются в виду и молекулярные токи в ферромагнетиках), а электродвижущие силы связаны с изменением магнитных потоков. Преобразователи этого типа мы будем называть индуктивными или электромагнитными. В системах второго типа пондеромоторные силы обусловлены взаимодействием электрических зарядов, а переменные напряжения являются разностями потенциалов в квазистационарных электрических полях. Преобразователи этого типа условимся называть ёмкостными или электростатическими. Пьезоэлектрические преобразователи будут рассмотрены особо в главе XI мы увидим там, что они формально сходны с электростатическими. [c.155]

Местные уравнения пьезоэлектрического кристалла. Пьезоэлектрический эффект, обнаруженный в 1880 г. братьями Кюри на кристаллах кварца, заключается в том, что при деформации некоторых кристаллов на их поверхностях появляются электрические заряды, величина которых пропорциональна деформирующей нагрузке. Вскоре было обнаружено и обратное явление приложенное извне электрическое поле может вызывать деформацию пьезокристалла, пропорциональную полю. Таким образом пьезокристаллы (кварц, турмалин, сегнетова соль и некоторые другие) являются линейными и обратимыми электромеханическими преобразователями. В качестве электроакустических приборов пьезокристаллы кварца были впервые использованы Ланжевеном для ультразвуковой локации подводных лодок в период войны 1914—1918 гг. Пьезоэлектрические микрофоны, телефоны и звукосниматели были впервые сделаны путём использования кристаллов сегнетовой соли, обнаруживающей значительный пьезоэффект. [c.353]

Современные методы получения и приема гиперзвука, так же как и ультразвука, основываются на использовании пьезоэлектрического и магнитострикционного эффектов (о них будем говорить дальше). При возбуждении гиперзвука с помощью резонансных электроакустических преобразователей, применяемых в ультразвуковом диапазоне частот, размеры этих преобразователей должны быть очень малы ввиду малости длины волны гиперзвука. Их получают, например, путем вакуумного напыления пленок из пьезоэлектрических материалов на торец звукопровода, имеющего формы кристаллического стержня" из сапфира, рубина, кварца и других веществ кристаллического строения. [c.43]

Акустические преобразователи с успехом используются в различного рода электроакустических системах, в частности в системах, предназначенных для акустических и гидроакустических измерений и исследований. Пьезоэлектрические приборы широко применяются и при исследовании космического пространства. Ныне их представляют некоторые датчики, передающие данные о состоянии космонавта, об условиях внутри космического корабля, предупреждающие о метеоритной опасности и т. п. [c.64]

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) является важнейшим элементом, определяющим достоверность УЗ-контроля. Этот сложный электроакустический прибор должен обеспечивать формирование УЗ-пучка в самых разных по конфигурации контролируемых элементах. [c.79]

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

Электроакустический, в частности пьезоэлектрический, преобразователь представляет собой систему, в которой электрические и механические характеристики взаимосвязаны. Изменение механической нагрузки на преобразователь изменяет его электрические параметры, и наоборот, электрическое шунтирование преобразователя влияет на его механические свойства. [c.124]

Источником звука могут быть любые явления, вызывающие местное изменение давления или механич. напряжения. Широко распространены источники 3, в виде колеблющихся ТВ. тел (напр,, диффузоры громкоговорителей и мембраны телефонов, струны и деки музыкальных инструментов) в УЗ диапазоне частот это пластинки и стержни из пьезоэлектрических материалов или магнитострик-ционных материалов. Обширный класс источников 3.— электроакустические преобразователи. [c.198]

Структурная схема импульсного ультразвукового эходефектоскопа приведена на рис. 8.8. Электроакустический преобразователь ЭАП (пьезоэлектрический искатель) служит для преобразования электромагнитных колебаний в ультразвуковые, излучения их в изделие и приема колебаний, отраженных от дефектов. Усилитель сигналов УС состоит из усилителя высокой частоты с коэффициентом усиления 10 —10 и детектора. Генератор зондирующих импульсов ГИ вырабатывает высокочастотные импульсы напряжения, возбуждающие ультразвуковые колебания ЭАП. Синхронизатор С предназначен для обеспечения синхронной работы узлов дефектоскопа. Он обеспечивает одновременный запуск генератора ГИ и генератора линейно изменяющегося напряжения ГЛИН, который служит для формирования напряжения развертки электронно-лучевой трубки ЭЛТ. Измеритель времени ИВ предназначен для измерения времени прохождения импульса до дефекта и обратно. Регистрирующее устройство РУ селектирует эхосигнал от дефекта по времени и по амплитуде и фиксирует его на самописце. Блок регулировки чувствительности РЧ служит для выравнивания амплитуд сигналов от дефектов, залегающих на разной глубине. [c.376]

Когда имеют дело с вибраторами, то пользуются пьезоэлектрическими уравнениями в е-форме. Пусть, как показано на рис. 4-5-1,а, электроакустическим преобразователем служит пьезоэлектрический вибратор, у которого один конец закреплен, а другой свободен, при этом используется поперечный эффект. Если на этот пьезоэле- [c.266]

Развитие электроники, электроакустики, измерительной техники привело в последние юды к интенсивному развитию новых областей физики диэлектриков. Одно из таких направлений связано с изучением линейного взаимодействия электрических, механических и тепловых нолей при ньезо- и пироэлектрическом эффекте. В настоящее время существуют различные технические устройства, в которых успешно используется явление пьезоэффекта. Пьезоэлектрические л атериалы широко применяются в дефектоскопии, в электроакустических преобразователях, в радиотехнических устройствах типа резонаторов, полосовых фильтров, ультразвуковых линий задержки и т. д. Особое внимание исследователей к таким материалам, как пьезоэлектрики, связано с явлением пьезоэффекта, обнаруженным братьями Кюри в 1880 г. Это явление состоит в том, что при деформировании кристаллов некоторых кристаллографических классов на их поверхностях появляются электрические заряды, пропорциональные величине деформации. Термодинамический анализ показывает существование обратного эффекта, который проявляется в возникновении механических напряжений в кристалле при действии электрического поля. Характерной особенностью пьезоэффекта является его связь [c.69]

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]

Метод этектроакустических аналогий основан иа том, что характеристики акустической колебателыюй системы можно сопоставить с определенными эквивалентными параметрами электрической колебательной цепи и для решения задач ультраакустнки использовать затем известные уравнения и результаты электродинамики [69, 70]. Такой метод значительно упрощает, например, анализ собственных и вынужденных акустических колебаний слоя (пластины) при условии излучения им ультразвука в прилегающую среду с конечным волновым сопротивлением. Поскольку же для излучения и приема ультразвука преимущественно используются электроакустические преобразователи, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в акустическую и наоборот (например, на основе прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта), то метод электроакустических аналогий вообще широко и плодотворно используется в ультраакустике для расчета таких преобразователей, и с ним поэтому стоит познакомиться. [c.183]

Для возбухпеимя приема упругих колебаний используют электроакустические преобразователи. Наиболее распространены пьезоэлектрические преобразователи. Они очень разнообразны и отличаются назначением, исполнением, рабочими частотами и другими параметрами. [c.318]

Если акустический импеданс преобразователя достаточно велик, так что его импедансом излучения можно пренебречь, и если преобразователь достаточно мал, чтобы можно было пренебречь дифракционными эффектами, то его чувствительности в воде и в воздухе будут одинаковыми. Этим требованиям- удовлетворяют, например, обычные пьезоэлектрические гидрофоны, содержащие электроакустические элементы с размерами до нескольких сантиметров. Поэтому для градуировки этих гидрофонов на звуковых частотах можно использовать методы воздушной акустики. Один из таких методов — воздушный пистонфон — уже обсуждался. Для градуировки микрофонов также применяется метод взаимности. [c.84]

Понятие пьезоэлектрик используется как для истинных монокристаллов типа сегнетовой соли, кварца, турмалина, дигидрофосфата аммония (АОР), сульфата лития, где пьезоэлектрический эффект обусловлен асимметрией естественной кристаллической структуры, так и для поляризованной поликристалли-ческой керамики, пьезоэлектрические свойства которой возникают в процессе производства. Бсе пьезоэлектрические материалы обладают, помимо стабильности, определенными характеристиками, которые определяют их пригодность в качестве электроакустических элементов в измерительных преобразователях. К этим характеристикам относятся пьезоэлектрические постоянные, диэлектрическая постоянная, удельное сопротивление и анизотропия кристаллов и керамики. [c.262]

Современные методы излучения и приёма Г., так же как и УЗ, гл. обр. основываются на использовании явлений пьезоэлектричества и магнито-стрикции. При возбуждении Г. с помощью резонансных электроакустических преобразователей, применяемых в УЗ-вом диапазоне частот, размеры этих преобразователей должны быть очень малы, ввиду малости длины волны Г. Их получают, напр., путём вакуумного напыления плёнок из пьезоэлектрических материалов (гл. обр. из пьезополупроводников dS, ZnS, ZnO и др.) на торец звукопровода в виде монокристаллпч. стержня из сапфира, рубина, кварца, алюмо-ит-триевого граната и др. Это — т. н. плёночные преобразователи. Применяют плёнки и из магнитострикционных материалов, напр, из никеля или пермаллоя. Используется также метод возбуждения Г. с поверхности диэлектрич. пьезоэлектрич. кристалла, отличающийся от методов, применяемых на УЗ-вых частотах. Кристалл помещается торцом в СВЧ электрич. поле (в большинстве случаев — в объёмный резонатор), и вследствие граничного скачка диэлектрич. проницаемости на его поверхности появляются заряды, меняющиеся с частотой поля и сопровождающиеся переменной пьезоэлектрич. деформацией. Эта деформация распространяется затем в виде продольной или сдвиговой упругой волны (тип волны зависит от направления напряжённости поля относительно поверхности кристалла). Аналогично возбуждается Г. с поверхности магнитострикционных кристаллов, только в этом случае торец кристалла помещается в СВЧ магнитное поле и для получения той же частоты упругой волны, что и частота поля, требуется дополнительное постоянное магнитное поле. Основные трудности методов генерации и приёма Г. состоят в малой эффективности преобразования электромагнитной энергии в акустическую. [c.87]

Наибольшее распространение в качество И. у. получили электроакустические преобразователи. В подавляю-И1,ем большинстве Р1. у. этого типа, а именно в пьезоэлектрических преобразователях, магнитострикционных преобразователях, электродинамических излучателях, электромагнитных и электростатич. излучателях, электрич. энергия преобразуется в энергию колебаний к.-л. твёрдого тела (излучаюш,ей пластинки, стержня, диафрагмы и т. п.), к-рое и излучает в окружающую среду акустич. волны. Все перечисленные преобразователи, как правило, линейны, и, следовательно, колебания излучающей системы воспроизводят по форме возбуждающий электрич. сигнал лишь при очень больших амплитудах колебаний вблизи верхней границы динамич. диапазона И. у. могут возникнуть нелинейные искажения. В преобразователях, предназначенных для излучения монохроматич. волны, используется явление резонанса они работают на одном из собственных колебаний механич. колебательной системы, на частоту к-рого настраивается генератор электрич. колебаний, возбуждающий преобразователь. Электроакустич. преобразователи, не обладающие твердотельной излучающей системой, применяются в качестве И. у. сравнительно редко к ним относятся, напр., И. у., основанные на электрич. разряде в жидкости илп на электрострикции жидкости. [c.144]

Приёмники ультразвука. Наиболее распространёнными П. у. являются электроакустические преобразователи. К ним относятся в первую очередь пьезоэлектрические преобразователи, магнитострикционные преобразователи, полупроводниковые и пьезополупроводниковые преобразователи, электростатические приёмники и электродинамические приёмники. Приёмники этого типа преобразуют акустич. сигнал в электрический крайне малая инерционность позволяет воспроизводить временную форму сигнала и, следовательно, получать сведения о его фазе, частоте и спектре. В зависимости от конструкции приёмного элемента, а также от функциональных особенностей применяемой с приёмником электронной схемы электроакустические преобразователи могут служить приёмниками звукового давления, колебательной скорости, ускорения, смещения. Термические приёмники используются в основном для измерения интенсивности звука они имеют значительную инерционность. Благодаря большой инерционности усреднённые по времени показания дают приёмники механич. типа — Рэлея диск и радиометр. Первый служит для измерения амплитуды колебательной скорости, второй — для измерения радиационного давления, т. е. плотности звуковой энергии и интенсивности звука. Звуковое давление и интенсивность звука могут измеряться также различными оптич. методами (напр., по дифракции света на ультразвуке), основанными на изменении показателя преломления среды под действием акустич. колебаний, возникновении двойного лучепреломления и других оптич. эффектов в звуковом поле. [c.269]

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — электромеханический, или электроакустический преобразователь действие к-рого основано на пьезоэлектрич. эффекте (см. Пьезоэлектричество). Основная часть П. п. состоит из отдельных или объединённых в группы электрически и механически связанных друг с другом пьезоэлементов. В свою очередь пьезоэлементы или их группы в зависимости от назначения и устройства П. п. могут быть конструктивно связаны с пассивными механич. элементами, вапр. металлич. накладками, концен- [c.282]

По способам преобразования электрической энергии в механическую или механической в электрическую современные подводные электроакустические преобразователи могут быть разделены на пьезоэлектрические, магнитострикционные, электродинамические, электромагнитные, электрохимические, гидравликоакустические, парогазоакустические, оптико-акустические и т. д. [54]. [c.18]

ИЗЛУЧАТЕЛИ ЗВУКА, устройства, предназначенные для возбуждения звук, волн в газообразных, жидких, ТВ. средах. Наибольшее распространение в кач-ве И. з. получили электроакустические преобразователи (напр., громкоговорители электродинамич. или электростатич. типа, пьезоэлектрические преобразователи и магнито-стрикционные преобразователи для УЗ техники и акустоэлектроники). В подавляюпз ем большинстве И. з. этого типа энергия электрич. колебаний преобразуется в энергию упругих колебаний к.-л. тв. тела (диафрагмы, пластинки, стержня и др.), к-рое и излучает в окружающую среду акустич. волну. Колебания излучающей системы при этом воспроизводят по форме возбуждающий электрич. сигнал. В преобразователях, предназначенных для излучения монохроматич. волны, используют явление резонанса они работают на одной из собств. частот механич. колебат. системы. [c.206]

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРА-1 ЗОВАТЕЛЬ, электромеханич. или I электроакустический преобразователь, действие к-рого основано на пьезо-5 электрич. эффекте (см. Пъезоэлектри- честео). Осн. часть П. п. состоит из 5 отдельных или объединённых в груп-1 ны пьезоэлементов (стержней, пла- стинок, дисков, цилиндров и т. д. [c.599]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...