Пьезокристалл колебания

При этом передача колебаний производится с помощью пьезокристалла. [c.154]

Кварцевый пьезокристалл, возбужденный в одном из своих обертонов, приводит образец в строго продольные резонансные колебания, которые вызывают дифракцию пучка света. Картина дифракции, как это видио в микроскоп, образует в первом порядке линии, расположенные с обеих сторон от центрального изображения щели. В то же время в образце вызываются поперечные колебания, дающие дифракционную картину, которая накладывается иа первую. Она также представляет собой две линии, равноотстоящие от центрального изображения. Однако расстояние между этими линиями менее чем в два раза меньше расстояния между линиями, соответствующими дифракции на продольных колебаниях. [c.353]

Использование многолучевой интерферометрии для исследования микрорельефа поверхности (98, 195], осуществляемого по измерению воспроизведенного изображения объекта, очень важно в научном и Практическом отношении. Высокая чувствительность многолучевых интерференционных микроскопов позволяет исследовать объекты, обладающие неровностями рельефа поверхности, соизмеримыми с величиной межатомных расстояний в кристаллической решетке в твердом теле. Наиболее распространенными областями применения многолучевого метода интерференционной микроскопии являются Определение малых флуктуаций показателя преломления, изучение колебаний пьезокристаллов и т. д. [28, 98, 134, 193). [c.7]

Для передачи сдвиговых колебаний от излучателя до приемника необходимо обеспечить жесткий акустический контакт, который можно получить при помощи приклейки излучателя и приемника к исследуемому материалу. Важное свойство, которое выделяет эти волны из общего колебательного процесса, заключается в том, что скорость сдвиговых волн не зависит от размеров и формы исследуемого материала. Сдвиговые волны можно возбуждать при помощи пьезокристаллов сегнетовой соли, прямого Х-среза, дигидрофосфата аммония прямого 2-среза, пьезокристаллов кварца У-среза и пьезокерамикой, поляризованной для возбуждения сдвиговых колебаний. [c.94]

Использование естественной анизотропии пьезокристаллов для получения крутильных колебаний показано на рис. 3 [12] и рис. 4 [6]. На рис. 3 показан кварцевый цилиндр, вырезанный вдоль кристаллографической оси X, на поверхности которого нанесены обкладки а и 6, соединенные попарно и сдвинутые на угол 45° относительно кристаллографических осей Г и Приложение к обкладкам а и 6 электрических потенциалов противоположной полярности создает в кристалле противоположно направленные электрические поля, ориентированные вдоль оси Г, что вызывает деформацию сдвига и закручивание цилиндра. [c.295]

Таким образом, основой ультразвукового дефектоскопа является комплекс электронной аппаратуры, которая посылает высокочастотный импульс тока в пьезокристаллы последние, в свою очередь, преобразуют электрический импульс в механические колебания высокой частоты— ультразвук. Колебания, проходя сквозь деталь, могут отразиться от ее противоположной стенки. Если в отливке есть дефекты и на них попадает луч ультразвука, то он меняет свое направление на дефекте. [c.549]

Современные ультразвуковые дефектоскопы работают по схеме импульсного излучения, т, е. ультразвуковые колебания от пьезокристалла посылаются не непрерывно, а импульсами во время пауз отраженные колебания [c.257]

Узкие направленные пучки ультразвуковых колебаний для целей дефектоскопии получают при помощи пьезоэлектрических пластин кварца или титаната бария (пьезодатчика). Эти кристаллы, помещенные в электрическое поле, дают обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. преобразует электрические колебания в механические. Таким образом, пьезокристаллы под действием переменного тока высокой частоты (0,8—2,5 Мгц) становятся источником ультразвуковых колебаний и создают направленный пучок ультразвуковых волн в контролируемую деталь. [c.274]

Значительный пьезоэлектрический эффект керамики титаната бария использовался с помощью описанного метода усиления деформаций для исследования фарфоровых изоляторов и других материалов на перетирание. Керамическому излуча телю придавалась форма полого цилиндра, с торца которого смещения передавались в трансформатор смещений — латунный конус с экспоненциальными образующими на узком конце конуса смещения имели значительную величину, сравнимую с величиной смещений, возникающих под действием ветра в месте крепления электрических проводов к фарфоровым изоляторам. Поскольку частота излучателя намного превышает частоту колебаний проводов, за короткий срок можно было проверить качество изоляторов в условиях длительной эксплуатации. Можно осуществить рупор и для поперечных волн для этого необходимо возбуждать в пьезокристалле сдвиговые деформации. Возникающие при этом большие скорости частиц на узком конце рупора и большие силы на малой площади [c.181]

Если из пьезокристалла, например кварца, вырезать пластинку среза X и придать ей форму вогнутого зеркала, то при колебаниях такая пластинка будет обладать фокусирующими свойствами. Ультразвуковые волны будут концентрироваться в фокусе, расположенном на акустической оси. Такими пластинками пользуются для получения большой акустической [c.305]

Если из пьезокристалла, например кварца, вырезать пластинку среза X и придать ей форму вогнутого зеркала, то при колебаниях такая пластинка будет обладать фокусирующими свойствами. Ультразвуковые волны будут концентрироваться в фокусе, расположенном на акустической оси. Такими пластинками пользуются для получения большой акустической мощности, сосредоточенной в фокусе. На рис. 184 приведены фотографии ультразвукового пучка в воде от вогнутого зеркала из кварцевой пластинки, полученные методом темного поля на этих фотографиях ясно виден эффект фокусировки. Фокусировка получается размытой одна из причин этого, кроме упоминавшихся выше, состоит в том, что вогнутая кварцевая пластинка не совершает строго радиальных колебаний. Скорость распространения продольных волн в кварце различна по различным направлениям относительно осей кристалла. По этой причине резонансные свойства изогнутой пластинки не так резко выражены, как у пластинки чистого среза X. Применяя излучатель вогнутой формы из керамики титаната бария, можно обойти эту трудность, если произвести предварительную поляризацию так, чтобы участки пластинки колебались строго радиально, т. е. в направлении радиуса кривизны пластинки. [c.309]

Как показано в формуле (4-4-21), коэффициент электромеханической связи к можно найти, воспользовавшись выражением С ЧС = —к" , где — емкость зажатого кристалла (при нулевой деформации 5), а — емкость свободного кристалла. Если, изменяя частоту, измерять емкость пьезокристалла, то выше частоты механического резонанса под действием переменного электрического напряжения колебания, естественно, возбуждаются, однако деформация при этом практически не наблюдается, так что можно считать, что форма не меняется. Иными словами, при частотах выше резонансной емкость становится близкой к С , т. е. к Со- Практически же емкость оказывается несколько меньше этих значений. На частотах ниже точки резонанса кристаллы, естественно, свободно изменяют форму пропорционально напряженности переменного электрического поля, при этом, следовательно, емкость равна С . Если повышая частоту, приближаться к точке механического резонанса, то упругая деформация будет возрастать в большей степени, чем это обусловлено приложенным электрическим полем. Под действием этой деформации в еще большей степени увеличится поляризация кристалла, в результате чего увеличится и емкость. В точке резонанса емкость достигает пиковой величины, однако поскольку при прохождении резонансной точки фаза коле- [c.276]

Современные ультразвуковые дефектоскопы работают по схеме импульсного излучения, т. е. ультразвуковые колебания от пьезокристалла посылаются не непрерывно, а импульсами во время пауз отраженные колебания поступают на тот же пьезокристалл, что обеспечивает высокую чистоту приема отраженных волн. [c.249]

В УЗД применяют пьезоэлектрический способ получения УЗВ, заключающийся в преобразовании некоторыми естественными или искусственными пьезокристаллами механических колебаний в электрические (прямой пьезоэффект) и электрических в механические (обратный пьезоэффект). [c.754]

Вырезанная из кварца или сегнетовой соли пластинка (пьезокристалл) под действием переменного электрического тока-высокой частоты становится источником ультразвуковых колебаний. Пучок ультразвуковых волн от вибрирующей пластинки направляется на контролируемое изделие и при наличии какого-либо дефекта не проходит через него, а отражается и улавливается этой же пластинкой, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрические. Отраженные электрические колебания через усилитель подаются на осциллограф и вызывают отклонение луча на экране электронной трубки. По виду этого отклонения судят о характере дефекта (рис. 229). [c.339]

Ультразвуковые волны способны проникать в металл на большую глубину и отражаться от неметаллических включений, находящихся в металле. Для получения ультразвуковых колебаний в дефектоскопии используется пьезоэлектрический эффект. Этот эффект заключается в свойстве некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли) мгновенно преобразовывать механические колебания в электрические. Такие кристаллы, помещенные в электрическое поле, дают обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. преобразуют электрические колебания в механические. Вырезанная из кварца или сегнетовой соли пластинка (пьезокристалл) под действием переменного электрического тока высокой частоты становится источником ультразвуковых колебаний и может направлять пучок ультразвуковых волн в обследуемую деталь. [c.258]

ВОЛНЫ В ПЬЕЗОКРИСТАЛЛАХ КАК СВЯЗАННЫЕ КОЛЕБАНИЯ. [c.15]

Решение, соответствующее нижнему знаку, нарастает в глубь пьезокристалла ж должно быть отброшено. Подставляя решения с q = qa, q i" в (1.9), определяем связь между амплитудами упругих и электрических колебаний каждой парциальной волны. [c.46]

В пьезокристаллах связь упругих колебаний с квазистатическими колебаниями электрического поля повышает порядок пространственных дифференциальных уравнений. Количество нормальных акустоэлектрических волн в безграничной среде при этом не меняется, в ограниченной среде отражение волн сопровождается, как мы видели, появлением СПК. Если пьезоэффект достаточно велик, так что на ПВВ возникают дополнительные вогнутости, то СПК могут исчезнуть, а вместо них возникает добавочная отраженная или преломленная волна. Иными словами, пьезоэффект может приводить к появлению лишней волны, и число отраженных или преломленных волн данной ветви (поляризации) становится больше, чем в объемной задаче. [c.53]

Сдвиговые поверхностные волны специфичны для пьезокристаллов. Возможность их существования предсказана сравнительно недавно [47—49, 102, 103]. В такой волне упругое смещение параллельно границе кристалла и перпендикулярно направлению распространения. Поперечные упругие колебания связаны с поверхностными колебаниями электрическою поля вследствие пьезо-эффекта. [c.91]

Здесь (и = (в —puo i o = (л о — дрейфовая скорость электронов Yn = Кмм — i(d )/D + — постоянная спадания колебаний плотности заряда в полупроводнике Го = (0/юм) — радиус Дебая (радиус экранирования заряда в полупроводнике). Постоянные и, Ф, N, Фц и связь между ю и р, т. е. дисперсионное уравнение задачи, должны быть определены из граничных условий. Эти условия заключаются в непрерывности ф и O , т. е. равенстве поверхностных импедансов пьезокристалла и полупроводника. Кроме того, при х = 0 обращается в нуль нормальная компонента тока / = О и тензора напряжений о с = 0. [c.148]

Как показано в [159], коэффициент преобразования (по мощности) электрического поля, возбуждающего плазменные колебания, в объемный гиперзвук для обычных пьезокристаллов типа dS равен 10" при следующих значениях параметров Ns = = 10 см р = 2 10 см , т = 0,2 10 г, т = 10 с частота возбуждаемого звука Юр 6 10 с . Эти оценки означают, что получение гиперзвука в практически предельной области звуко- [c.160]

Индукционные М. основаны на нсполь 5овании явления электромагнитной индукции. В М. этого типа ИП осуществляет связь между индукцией маги, поля и индуцированной в контуре прибора электродвижущей силой (эдс). Осн. элементом индукц. ИП является, ка)С правило, многовитковая катушка с ферромагн. сердечником. Сердечник концентрирует магнитный поток, пронизывающий катушку, Изменение магн. потока в катушке осуществляется 1) вращением (колебанием, вибрацией, перемещеипом) измерит, катушки в измеряемом поле. Эдс, возникающая при атом в катушке т.н. измерит, генератора, пропорциональна значению маги, индукции 5ц п частоте вращения катушки. 2) Изменением площади катушки. Витки катушки охватывают грани пьезокристалла. При подаче на грани переменного электрич. напряжения кристалл деформируется, меняя площадь витков катушки. В результате в катушке возникает эдс, пропорциональная и частоте колебаний граней кристалла. 3) Периодич. изменением магн. проницаемости магн.цепи ИП, что достигается вращением (перемещением) ферромагн. ротора относи-тельно ферромагн. статора с измерит, катушками, ли- Отт [c.699]

Эффект П. р. применяется также в новом методе спектроскопии кристаллов, позволяющем сравнительно просто из.мерять в широком спектральном диапазоне линейные и нолипейные параметры пьезокристаллов, их стехиометрия, состав, обнаруживать слабые колебания решётки, доменную структуру, фазовые переходы. Обычно удобно использовать метод скрещенной дисперсии , при к-ро. 1 регистрируется непосредственно частотно-угл. спектр П. р. и поляритонного рассеяния (о(в). В этом методе свет от источника накачки 1 (рис. 4) проходит через рассеивающий исследуемый криста,лл 2 и гю[]адает в объектив 3, в фокусе к-рого расположена вертикальная щель 4 спектрометра 5. Вдоль щели образуется утл. спектр /(й), к-рый при [c.544]

Все Электрощуповые приборы (профилографы и профилометры) по типу устройства, преобразующего линейное перемещение иглы в колебания электрического напряжения, удобно классифицировать на приборы с датчиками генераторного и параметрического типов. К приборам с датчиками генераторного типа относятся электродинамический и пьезоэлектрический профилометры. Электродинамическими щуповыми приборами наиболее часто называют приборы, в которых игла жестко связана с катушкой, колеблющейся в поле постоянного магнита (профилометр Аббота, профилометр Киселева КВ-7). При пересечении магнитных силовых линий витками катушки, в ней генерируется э.д.с., пропорциональная скорости осевого перемещения иглы. В пьезоэлектрических профилометрах и профилографах чувствительным элементом является пьезокристалл или пьезокерамика, на обкладках которых при движении иглы возникает разность потенциалов. [c.63]

При решении задач прикладной физики, механики, машиностроения и т. д. важное значение имеет выяснение закономерностей поведения различного рода элементов, совершающих колебательное движение. Весьма широко распространены методы изучения формы колебаний различных пьезоэлектриков, так как ряд свойств пьезоэлементов связан именно с формой колебаний (одно-волновость, глубина модуляции и т.д.). Например, при исполь-. зовании пьезокристаллов в качестве интерференционных и дифракционных модуляторов суш,ественным параметром является светосила модулятора, в значительной степени определяемая характером колебаний пьезоэлемента. Применение пьезокристаллов в ультразвуковьгх методах исследования также обусловливает необходимость экспериментального анализа свойств колеблю-ш,ихся элементов, так как последние играют решаюш,ую роль при формировании структуры возбуждаемого ими ультразвукового поля и определении его интенсивности. [c.208]

I/ ) и улавливается второй пластинкой, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрические. Последние после усилия подаются на осциллограф и вызывают отклонения луча на его экране. По виду этого отклонения определяют характер дефекта. В процессе контроля вмонтированный в щуп пьезокристалл перемещают вдоль щва по волнообразной линии, прозвучивая таким образом различные по глубине зоны шва. [c.312]

При двухщуповой схеме функции передачи и приема колебаний строго разделены между двумя щупами передающим и приемным, подключенными соответственно к контуру возбудителя пьезокристалла и к входу приемника. [c.142]

Отметим, наконец, что ряд особенностей распространения и возбуждения волн в пьезокристаллах характерен для волн любой природы в анизотропной среде (поляритоны, магноны, плазменно-акустические колебания и т. п.). Хорошо разработанная экспериментальная техника и развитые методы измерений позволяют, как нам кажется, использовать пьезоэлектрики в качестве модели анизотронной среды вообще. С этой точки зрения, часть результатов, излагаемых в монографии, имеет общефизический [c.6]

Значительно более разнообразные ситуации возникают в ограниченных ньезоэлектриках. В частности, в слоистых структурах пьезодиэлектрик — полупроводник возможен заметный обмен энергий между подсистемами даже в отсутствие акустического контакта вследствие приповерхностных сопутствующих колебаний. Такой обмен энергией может приводить к поглощению и усилению как объемных, так и поверхностных волн в пьезокристалле (см. 7 гл. III). В этом параграфе мы рассмотрим более подробно усиление и поглощение сдвиговых акустоэлектрических волн при отражении от полупроводника в слоистой структуре кубический пьезокристалл — полупроводник с током. Оси координат, ориентацию и расположение пьезокристалла выберем такими же, как в 1 настоящей главы. Полупроводник, в котором течет ток, созданный внешним постоянным полем Е = О, Ео, 0), занимает полупространство а < О, акустический контакт между средами отсутствует. В объеме пьезоэлектрика задана сдвиговая волна со смещением и = О, О, U exT i(.—qoX + ру — ot) и углом скольжения 0, qo = к sin 0. Полное решение в пьезокристалле, описывающее СПК, падающую и отраженную волны, дается выражениями (1.13), поскольку удовлетворяет исходным уравнениям (1.9). Возмущения, возникающие в плазме полупроводника, описываются линеаризованными уравнениями (5.1) —(5.2) [c.75]

В предыдущем параграфе рассмотрены простейшие типы поверхностных волн, существующих в пьезокристаллах,— двухпарциальные волны с вещественными показателями спадания ii=i, 2). Двухпарциальной мы называем поверхностную волну, в которой связаны колебания двух величин — продольных и поперечных упругих смещений в рэлеевской волне, поперечного смещения и электрического потенциала в сдвиговой волне. Возможны усложнения структуры поверхностной волны двоякого рода. Во-первых, даже в двухпарциальной волне показатель спадания может быть комплексным. Такая ситуация заведомо [c.96]

Аналитическое исследование этого общего случая весьма громоздко, однако существуют достаточно хорошо разработанные численные методы [75, 106], позволяющие находить параметры поверхностных волн,— скорость, комплексные показатели спадания и амплитуды. Отметим, однако, что даже расчеты на ЭВМ оказываются весьма трудоелгкимп п не всегда надежными. Поэтому рассмотрим аналитически простые примеры обобщенных поверхностных волн, т. е. волн с комплексными показателями спадания, чтобы выяснить основные закономерности расиростра-нения таких волн. Прежде, всего, возникает основной вопрос могут ли обобщенные поверхностные волны (ОПВ) существовать как собственные колебания ограниченного пьезокристалла (или кристалла, не обладающего ньезосвойствамп), т. е. распространяться в отсутствие источника, не трансформируясь в объемную волну Этот вопрос был впервые поставлен в работе [107] и позднее неоднократно обсуждался [108—118], хотя выводы разных авторов довольно противоречивы. [c.97]

Практически к настоящему времени исследованы два типа двумерных плазменных систем электроны над поверхностью жидкого гелия [155] и носители заряда в инверсионных каналах структур металл — диэлектрик — полупроводник [ 15б1. Интерес к двумерным плазменным структурам объясняется тем, что в экспериментах на одном образце удается изменять их характерные параметры в широких пределах, например плотность поверхностного заряда — на четыре-пять порядков. Успехи современной полупроводниковой технологии, в частности развитие методов молекулярной эпитаксии, позволяют предположить, что двумерные системы в обозримом будущем найдут широкое применение в микроэлектронике. Поэтому мы рассмотрим коротко некоторые свойства двумерной плазмы и ее взаимодействие с акустоэлектрическими волнами в пьезокристалле. Коллективные колебания в такой системе называются двумерными плазмонами. Они наблюдались в [155—156]. Плазменные колебания существуют при ют > 1 (т — феноменологическое время релаксации). Закон дисперсии плазмонов в длинноволновом пределе ю > kv, где v — характерная скорость электронов, имеет вид [1571 [c.157]

Применение пьезокристаллов в рекордерах представляет известное удобство вследствие того, что собственное механическое сопротивление системы очень велико и качественные показатели записи совершенно не зависятотглубины нарезаемой борозды, от твёрдости звуконосителя и т. п. Следует, однако, иметь в виду, что пьезоэлектрический рекордер даёт в широкой области частот колебание резца с постоянной амплитудой смещения (при постоянстве напр5 - [c.374]

Генерация ультразвуковых колебаний связана с пьезоэлектрическим эффектом, который возникает при подаче электрического импульса на пьезокристалл. Различают прямой и обратный пьезоэффект. Первый заключается в возникновении электрического потенциала на гранях кристалла при их смещении вследствие воздействия внешних (механических) сил. Таким образом, прямой пьезоэффект делает возможным восприятие прибором отраженного эхосигнала, т. е. механического ультразвукового колебания, возникшего в результате отражения от границы раздела сред падающей волны. Обратный пьезоэффект заключается в смещении граней пьезокристалла в ответ на воздействие электрического напряжения. При подаче на грани кристалла переменного напряжения высокой частоты происходит вьюокочастотное последовательное его сжатие и расширение, что и служит причиной создания вокруг него высокочастотного изменения давления, приводящего к возникновению направленных механических колебаний, т. е. ультразвука (рис. 3.10). Устройство, в котором про- [c.48]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...