Ультразвуковые колебания в диапазоне частот, который используется для диагностики, возбуждаются и преобразуются в электрический сигнал с помощью пьезоэлектрических преобразователей. Пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) представляет собой пластинку, вырезанную из пьезоэлектрика вдоль определенной кристаллографической оси и покрытую с обеих сторон металлизацией, которая служит электродами (рис.1).
|
| F + + + + U - - - - F Рисунок 1. Пьезопреобразователь. |
Если между гранями пластины приложить силу F, то на ее электродах появятся заряды, а между электродами – разность потенциалов. Если же к ним подвести переменное напряжение U, то пластина будет совершать колебания. Их амплитуда будет максимальной на частоте собственного резонанса пластины, определяемой ее толщиной и механическими свойствами. Важнейшими параметрами ПЭП являются пьезоэлектрический модуль d, представляющий собой отношение заряда на электродах к силе, и коэффициент преобразования механической энергии в электрическую 
:
; 
.
Пьезоэлектрические материалы характеризуются также диэлектрической проницаемостью 
, модулем упругости, волновым импедансом Z и некоторыми другими параметрами, важными для проектирования ПЭП. Большинство из этих параметров для разных направлений (осей) в пьезокристалле имеет разное значение. Обычно пластину вырезают с такой ориентацией, чтобы получить максимально возможные величины 
и 
.
Для ПЭП ультразвуковых аппаратов наиболее часто используют синтетические пьезоэлектрики на основе цирконата-титаната свинца ЦТС -19 и ЦТС-23, а также PZT (США). Материал ЦТС представляет собой твердый раствор цирконата свинца PbZrO3 и титаната свинца PbTiO3. Для придания этой керамике свойств пьезоэлектрика ее помещают в сильное электрическое поле, которое ориентирует отдельные микроскопические области (кристаллиты) в направлении поля. После его снятия поляризация сохраняется. Одним из первых пьезоэлетриков, применявшихся в УЗ технике, был кварц, который обладает очень высокой добротностью, но по большинству других параметров существенно уступает синтетическим пьезоэлектрикам. В табл. 2 приведены важнейшие параметры пьезоэлектриков ЦТС-19 и PZT-4 в сравнении с кварцем.
Таблица Параметры пьезоэлектриков
| Параметры | Кварц | ЦТС-19 | PZT-4 |
| e /e0 К Пьезомодуль, Кл/Н ×10 Плотность, кг/м Волновой импеданс (Z/Zволы) Скорость звука, м/c | 5 0,01 2 2650 7,6 5750 | 1490 0,64 304 7700 14 4000 | 3400 0,75 593 7500 14,7 4500 |
Для анализа переходных процессов в ПЭП применяют различные методы : метод дифференциальных уравнений, четырехполюсника , электрических моделей. Эти методы достаточно подробно изложены в и В методе четырехполюсника связывают входное воздействие и выходную реакцию ПЭП. Ими могут быть различные физические величины. Например, в режиме излучателя входными величинами будут напряжение Е и ток I, а выходными – сила F и колебательная скорость v ( рис.2).
 |
Прием, обработка, выдача Экспресс и ЕМS почтовых отправлений Не секрет, что в наш скоростной век, экономия времени является главной задачей, особенно для делового человека. Что бы облегчить участь бизнесменов многие компании, предоставляющие услуг ...
Измерительная техника и радиотехнические комплексы Производственная практика является важным этапом подготовки квалифицированных специалистов. Она является видом учебно-вспомогательного процесса, в ходе которого закрепляется теоретически ...
Моделирование голограммы, получаемой с помощью подповерхностного сканирующего радиолокатора Современные радиолокаторы можно условно разделить условно на два класса: радиолокаторы в которых используются видеоимпульсные сигналы и радиолокаторы с использованием гармонических модулиро ...