Волны в пьезоэлектрических кристаллах. Коэффициент

Волны в пьезоэлектрических кристаллах. Коэффициент электро [c.402]

С количественной стороны влияние пьезоэффекта на распространение упругих волн удобно характеризовать с помощью безразмер ной величины — коэффициента электромеханической связи /Сэ -Его можно определить следующим образом [5]. Рассмотрим задачу о статическом равновесии тонкой пьезоэлектрической пластинки толщины а с металлическими обкладками, характеризующейся наличием однородных напряжений Оц. В такой системе электрический потенциал ф, очевидно, зависит только от одной координаты г, отсчитываемой по нормали к пластинке. Поскольку в качестве независимых переменных мы будем использовать Оц и =—ПгФ, , уравнения состояния пьезоэлектрического кристалла удобно записать в виде [5, 61 [c.223]

Казалось бы, что делать в таких машинах ультразвуку по сравнению со светом в буквальном смысле тихоходу Между тем дело нашлось ему можно поручить роль посредника между электрическим током и светом. Из плавленого прямоугольного кварцевого стержня делают входной преобразователь оптической системы, к которой прижаты пьезоэлектрические кристаллы. Они преобразуют электрический ток в механические колебания, которые возбуждают в кварцевом стержне ультразвуковые волны. В такт ультразвуковым колебаниям изменяется способность кварца преломлять свет. Перемена коэффициента преломления фиксируется оптической системой, и на ее выходе (фотопластинке) появляются темные и светлые места. Фотопластинку с записанным ответом нужно проявить, но это процесс несложный, к тому же его можно выполнять независимо от дальнейшей работы машины. [c.139]

Выражение (142) выведено в предположении малости величин а и у и применительно к излучателю, дающему плоские волны. Первое слагаемое в этом выражении характеризует сопротивление собственно пьезоэлектрического кристалла, а второе слагаемое учитывает влияние среды. При этом выражение —/(т/2) tg(tp/2) в знаменателе представляет собой своего рода коэффициент связи. Если кристалл возбуждается на резонансе, то сг=Х/2, 9=11 и выражение (142) принимает более простой вид [c.157]

Изучая распространение ультразвуковых волн в монокристаллах кварца в направлении оптической, электрической и механической осей, С, Я. Соколов обнаружил, что коэффициент поглощения имеет для разных направлений различное значение [237]. В некоторых кристаллах коэффициент поглощения, измеренный в направлении оптической оси, в десятки раз меньше, чем в направлении электрической оси. При теоретическом объяснении этого явления следует учесть соображения Шапошникова [238] о возможности существования нового типа релаксационных явлений. Пьезоэлектрическая [c.244]

Коэффициенты же прохождения по давлению и скорости, определяющие их амплитуды в проходящей волне, как следует из уравнений (VI 1.9), существенно зависят от того, из какой среды в какую проходит волна. Если падающая волна распространяется в акустически жесткой среде и проникает через границу раздела в акустически мягкую среду, т. е. если Zj z.,, то амплитуда давления в проходящей волне будет незначительной, а амплитуда колебательной скорости почти удваивается по сравнению с падающей волной. Наоборот, при Zi << Z2, т. е. при распространении волны в мягкой среде и падении на границу раздела с более жесткой средой, например из газа в жидкость, в проходящей волне удваивается алшлитуда давления и соответственно убывает амплитуда скорости. Последнее обстоятельство необходимо особо подчеркнуть, так как приемники ультразвука обычно фиксируют давление (например, пьезоэлектрический кристалл), и поэтому такой приемник, будучи, например, погруженным в жидкость, зарегистрирует почти удвоенную амплитуду (давления) ультразвуковой волны, падающей на эту жидкость из пограничной с ней газообразной среды. [c.145]

Помимо рэлеевских волн, рассмотренных в 4, известны и другие типы поверхностных волн в твердых телах [12, 31]. Коснемся наиболее важных из них ). Прежде всего следует назвать поверхностные волны в кристаллах [32, 33]. В настоящее время строго доказано существование поверхностных волн в большинстве направлений любых срезов кристаллов [34, 35]. Анизотропия упругих свойств последних в общем случае приводит к тому, что плоская поверхностная волна имеет три компоненты смещения, а ее волновой вектор не совпадает по направлению с вектором групповой скорости ). Лишь для симметричных направлений кристалла векторы групповых и фазовых скоростей коллинеарны, а траектории частиц лежат в сагиттальной плоскости. Такие поверхностные волны, весьма схожие с рэлеевскими волнами в изотропном твердом теле, обычно называют волнами рэлеевского типа 32]. Типичным примером является волна, распространяющаяся в направлении 2 К-среза пьезоэлектрического кристалла ниобата лития. Заметим, что в пьезоэлектрических кристаллах поверхностная волна обычно сопровождается квазистатическим электрическим полем, что находит применение в различных акустоэлектронных устройствах обработки сигналов. Влияние пьезоэффекта приводит в ряде кристаллов к существованию чисто сдвиговых поверхностных волн [36, 37], называемых волнами Гуляева — Блюштейна. Эти волны, в отличие от рэлеевских, слабо неоднородны. Распространяясь со скоростью с с , они спадают с глубиной на расстоянии 1 Кэм Т , где /Сэм — коэффициент электромеханической связи, характери- [c.203]

Чтобы можно было применить этот принцип, на рис. 4.5.1 в качестве примера изображена зависимость этого коэффициента в виде функции от определенного направления распра-странения волн в хорошем пьезоэлектрическом кристалле (ниобат лития LiNbOa из ромбоэдрической системы, класс Зт). Величина К в типичных пьезоэлектрических кристаллах имеет следующие порядки кварц К = 0.0093 кварц не слишком хороший пьезоэлектрик ), германий (/С = 0.32 следовательно, поправка к квадрату скорости (4.5.6) - 10%), dS (К = 0.19 поправка к керамики PZT4 (/( = 0.5—0.7). Кера- [c.236]

За последние несколько лет были синтезированы и достаточно подробно исследованы сегнетоэлектрические монокристаллы ниобатов и танталатов щелочноземельных металлов, обладающие высокими электрооптическими, пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и нелинейными свойствами. Физические свойства этих кристаллов обусловливают возможности их широкого применения в приборах для модуляции, отклонения и преобразования частоты лазерного излучения, а также в параметрических генераторах света. Кристаллы этого класса соединений имеют нелинейные и эпектроонтические коэффициенты, намного превышающие коэффициенты других кристаллов. Достаточно сказать, что на кристаллах ниобата бария-натрия достигнуто 100%-ное преобразование излучения с длиной волны Я = 1,06 мкм в излучение с Я = 0,53 мкм, а кристаллы твердого раствора ниобата бария-стронция имеют величину полуволнового напряжения 80 В, что в 40 раз меньше, чем у ниобата лития и танталата лития, и в 100 раз меньше, чем у широко применяемых кристаллов гидрофосфата калия. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...