Пиезоелектричество и ултразвук

Собственост на ултразвукови вълни, отразена от препятствия и да се върне като ехо се използва за определяне на разстоянията до отдалечени обекти.

Известен в началото на ХХ век, механичните източници на ултразвуковите вълни - вилици и колебания стоманени пръти, е по-мощен, но те не са в състояние да ги изпрати тесен насочен лъч, подобно на лъча светлина. ултразвук, излъчван от тях в различни посоки. Поради това, че е невъзможно да се определи посоката, в която се изследва обекта.

Но разбрах, френския учен Пол Lanzheven. През 1916 г. по време на Първата световна война, той е търсил начин за откриване на подводници помощта на ултразвук. И като източник на ултразвукови вълни, той използва пиезоелектричен явление, което по-рано не са намерили употреба.

Откриването на пиезоелектричество

Кликнете върху снимката

Пиезоелектричната ефект е открит през 1880 г. от братята на френските учени Пиер Кюри и Павел по време на разследването на свойствата на кристалите. Притискането кварцов кристал от двете страни, те са намерили появата на електрически заряди на лицата, перпендикулярна на посоката на компресия. Обвиненията на едно и също лице са положителни, а от другата - отрицателен. Същият модел те наблюдава и кристали напрежение. На ръба, където се появява на натиск положителни заряди, якост появи отрицателна и обратно.

Установено е, че освен кварцови кристали имат подобни свойства на турмалин, сол на Рошел, литиев сулфат, и други кристали, които нямат център на симетрия. Това явление се нарича пиезоелектричество, от гръцката дума "пиезо" - се опитва да ви налягане и кристали с тези свойства - пиезоелектричен.

В по-нататъшни проучвания, братя Кюри откриват, че има обратна пиезоелектричен ефект. Ако създадете електрически заряди с различна полярност по лицата на кристала, той се свива или участък.

Тук е откриването и се използва в своите изследвания Pol Lanzheven.

пиезоелектричен датчик Langevin на

Ако кварцова плоча се подлага на механични вибрации, е електрифицирана. От друга страна, ако се промени с определена честота електрическо поле, в което се намира, той ще започне да се люлее с една и съща честота.

А какво ще стане, ако ние използваме електричество от източник на променлив ток за зареждане на високата честота на кристала? Правейки този опит, Langevin се, че честотата на трептене на кристала е същата като честотата на промяна на напрежението. Ако е под 20 000 Hz, кристал става източник на звук, и ако по-висока, тя ще излъчва ултразвукови вълни.

Но силата на ултразвука, излъчвана от кристална плоча е много малък. Следователно, от учен кварцови плочи създаде мозайка слой и го постави между две стоманени плочи, които функционират извършват електроди. резонанс явление се използва за увеличаване на амплитудата на трептене. Ако честотата на променливото напрежение прилага за пиезоелектричен кристал, той съвпада с естествената честота, амплитудата на трептене на своите увеличава драстично.

Тази конструкция е наречена "Langevin сандвич". И това беше много успешен. Мощността на излъчване е достатъчно голяма, и лъчът на вълни оказа тясно насочено.

По-късно, като елемент пиезо, вместо на кварцови плочи започват да използват керамика на бариев титанат, пиезоелектрическия ефект е много пъти по-висока от тази на кварц.

Пиезоелектричен плоча може да бъде приемник на звук. Ако звуковата вълна ще се срещне с нея по пътя, дискът ще започне да се люлее с честотата на източника на звук. На ръбовете му ще се появи електрически заряди. Вибрациите на енергия акустични превръщат в електрически трептения се откриват приемника.