Quel est le principe de fonctionnement des céramiques piézoélectriques à ultrasons ?
Le principe de la feuille de céramique piézoélectrique : lorsqu'une pression ou une tension est appliquée à la feuille de céramique, des charges de polarités opposées sont générées aux deux extrémités de la feuille de céramique et un courant est généré à travers le circuit. Cet effet est appelé effet piézoélectrique. Si un transducteur constitué de cette céramique piézoélectrique est mis dans l'eau, sous l'action des ondes sonores, des charges seront induites aux deux extrémités du transducteur, qui sont des récepteurs d'ondes sonores. De plus, l'effet piézoélectrique est réversible. Si un champ électrique alternatif est appliqué à la feuille de céramique piézoélectrique, la feuille de céramique devient de temps en temps plus mince et plus épaisse, vibrant et émettant des ondes sonores. Par conséquent, le problème de l'émetteur d'ultrasons est résolu.
Il existe deux matériaux pour les transducteurs céramiques piézoélectriques : les métaux magnétostrictifs et les céramiques piézoélectriques. Le but de cet article est de concevoir des transducteurs pour l'usinage mécanique par ultrasons à haute puissance, donc seuls les transducteurs céramiques piézoélectriques seront abordés. En tant que réseau de transmission d'énergie, le transducteur céramique piézoélectrique pose le problème de l'efficacité de la conversion d'énergie. L'efficacité de conversion est liée à la sélection du matériau du transducteur, de la forme de vibration, de la structure du système de vibration mécanique (y compris le mécanisme de support) et de la fréquence de fonctionnement. Par conséquent, dans la conception des transducteurs à ultrasons, divers facteurs doivent être pris en compte, tels que l'impédance acoustique, la réponse en fréquence, l'adaptation d'impédance, la structure acoustique, les modes de vibration et les matériaux de conversion, et comment concevoir et coordonner ces facteurs afin que la conversion électro-acoustique peut atteindre la meilleure valeur.
Le transducteur céramique piézoélectrique est un matériau céramique électronique aux propriétés piézoélectriques. La principale différence avec un cristal de quartz piézoélectrique typique sans composants ferroélectriques est que les phases cristallines qui composent ses composants principaux sont toutes des grains de cristal ferroélectriques. Comme les céramiques sont des agrégats polycristallins avec des grains orientés de manière aléatoire, le vecteur de polarisation spontanée de chaque grain ferroélectrique est également désorienté. Pour que la céramique présente des propriétés piézoélectriques macroscopiques, la céramique piézoélectrique doit être polarisée dans un fort champ électrique continu après la cuisson, et la face d'extrémité est soumise à plusieurs électrodes, de sorte que le vecteur de polarisation de l'orientation désordonnée d'origine soit préférentiellement orienté dans la direction du champ électrique, et après l'élimination du champ électrique, la céramique piézoélectrique après traitement de polarisation maintiendra une certaine polarisation résiduelle macroscopique, de sorte que la céramique ait une certaine pression.
