Пьезоэффект и пьезоэлектрические преобразователиСтраница 1
Ультразвуковая дефектоскопия как средство обнаружения дефектов в изделиях базируется на свойствах ультразвука - проникновении в различные среды и отражении ультразвуковых волн от границы раздела сред.
В определённых условиях ультразвуковые колебания могут излучать некоторые природные и искусственные вещества, обладающие пьезоэлектрическими свойствами. К ним относятся кристаллические вещества: кварц, турмалин, сегнетова соль, сульфат лития; керамические вещества: титанат бария (ТБК-3), цирконат титанат свинца (ЦТС-19, ЦТСНВ-1, ЦТС-23). Сущность пьезо-эффекта состоит в том, что сжатие пластины из пьезоматериала приводит к появлению на её поверхностях электрических зарядов. Это явление называется прямым пьезоэффектом. Если же пластину поместить в переменное электрическое поле, то её толщина будет колебаться с частотой изменения поля. Такой пьезоэффект называется обратным. Эти явления позволяют преобразовывать электрические сигналы в ультразвуковые колебания и обратно. Наибольший эффект пьезопреобразования достигается при равенстве собственной частоты пьезопластины и частоты приложенного электрического поля (резонансе), который достигается при соотношении:
d=
, (8)
где λп - длина волны в пьезопластине.
Пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) предназначен для ввода ультразвуковых колебаний в контролируемую деталь, а также для приёма отражённых от границы раздела УЗ волн и преобразования их в электрические сигналы для последующей обработки электронными блоками дефектоскопа.
Пьезоэлектрический преобразователь представленный на рисунке 1 состоит из корпуса, в который установлена пьезоэлектрическая пластина, наклеенная на протектор из оргстекла (для наклонных преобразователей на призму из оргстекла), питающих проводов, электроразъёма и демпфера.
Рисунок 1 - Конструкция пьезоэлектрических преобразователей:
а- прямой; б- наклонный; в- раздельно-совмещённый
Пьезопластина покрыта с двух сторон токопроводящими слоями металла (например, серебра), которые являются электродами. Т.к. при колебании пластины колебания Распространяются в обе стороны, то пространство с обратной стороны пластины заполняется демпфирующим материалом, который гасит эти колебания и, следовательно, исключает возможность фиксирования их дефектоскопом.
ПЭП работает следующим образом. Пьезопластина колеблется с частотой подведённого к её электродам напряжения. Если подачу напряжения прекратить, то пластина ещё некоторое время будет совершать свободные колебания и отдавать энергию этих колебаний в контактирующую с ней среду, но их амплитуда будет быстро затухать. Таким образом, формируется короткий ультразвуковой зондирующий импульс. Пьезопластина возбуждает в призме исключительно продольную волну.
ПЭП бывают различных видов:
В зависимости угла ввода УЗ волн
- Прямые, когда у.з. колебания вводят в контролируемую деталь под углом 0° к вертикали (позволяют вводить только продольные волны);
- наклонные - вводят УЗ колебания под углом, заданным конструкцией ПЭП.
Паромное сообщение на Балтике
Широко развито паромное сообщение в Балтийском бассейне между Финляндией, Швецией и Германией, портами Эстонии, Латвии и Литвы. Незамерзающее водное пространство Балтийского моря (замерзают только Ботнический и Финский заливы) позволяет организовать круглогодичное регулярное паромное сообще ...
Принцип действия электропривода АШЛ при ручном управлении
Схема электропривода переменного тока АШЛ с использованием преобразователя частоты с непосредственной связью показана на рис.2.5. Данная схема предназначена для управления двухскоростным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем типа 621 – 4/12 серии МАП. Данные электродвигателя приведены в та ...
Расчет зарядов газогенераторов
Для газогенератора первой ступени
целесообразно выбрать заряд с возрастающей поверхностью горения, состоящий из двух шашек цилиндрической формы, бронированных по торцам и цилиндрической поверхности. Имеющиеся данные: Для расчета были использованы следующие формулы: м; ; (1) (2) где N – количество ш ...