Главная → Применение ультразвука в промышленности → Источники ультразвуковых колебаний → Пьезоэлектрические элементы

Пьезоэлектрические элементы

1. Прямоугольная пластина (Рисунок 2.6) обычно используется для возбуждения колебаний на резонансной частоте, определяемой толщиной пьезоэлемента.

Пьезоэлемент в виде пластины

Рисунок 2.6 – Пьезоэлемент в виде пластины

2. При работе в диапазоне низких частот часто используются изгибные моды колебаний. В этом случае две пьезопластины склеиваются механически по большим граням, образуя так называемый биморфный элемент (Рисунок 2.7). Электроды биморфного элемента включаются так, что при подаче на его электроды напряжения, один из пьезоэлементов сжимается, другой расширяется. При этом вся конструкция изгибается и резонансная частота определяется собственной частотой изгиба колеблющейся мембраны.

Биморфный пьезоэлемент

Рисунок 2.7 – Биморфный пьезоэлемент

3. Круглые пьезоэлементы (Рисунок 2.8) работают либо на толщинных, либо на радиальных модах колебаний. В этом случае пьезоэлемент имеет две резонансные частоты, определяемые диаметром и толщиной пьезоэлемента: f1=C/2h и f2=C/2D

Круглый пьезоэлемент

Рисунок 2.8 – Круглый пьезоэлемент

4. Трапецеидальные пьезоэлементы (Рисунок 2.9) применяются в качестве деталей составных колец, работающих на колебаниях в НЧ диапазоне.

Трапецеидальный пьезоэлемент

Рисунок 2.9 – Трапецеидальный пьезоэлемент

5. Прямоугольные и круглые стержни обычно работают на продольных колебаниях, то есть их длина соответствует половине длине волны возбуждающей колебания. Иногда используют поперечные колебания стержня и очень часто крутильные колебания.

6. Цилиндрические и сферические пьезоэлементы (Рисунок 2.10) используются на радиальных модах колебаний. Рассмотрим, как происходят колебания на примере сферы и цилиндра.

Цилиндрические и сферические пьезоэлементы

Рисунок 2.10 – Цилиндрические и сферические пьезоэлементы

7. Пьезоэлементы в виде кольца (Рисунок 2.11) имеют три резонансные частоты и используются в режиме толщинного резонанса.

Пьезоэлемент кольцевого типа

Рисунок 2.11 – Пьезоэлемент кольцевого типа

Электроды на поверхности пьезоэлементов наносятся разными способами - напылением в вакууме, приклеиванием серебряной или золотой фольги, вжиганием серебряной пасты.
Основные требования к электродам.
1. Высокая адгезионная прочность к керамике (наилучшие результаты получают ме-тодом вжигания).
2. Не окисляемость на воздухе, то есть изготовление из не окисляющихся металлов.

Резонансные размеры пьезоэлементов

Резонансные размеры пьезоэлементов