Расчет основных параметров пьезоэлектрического преобразователя

Исходные данные для расчетов

Для расчета основных параметров пьезоэлектрического преобразователя приведем основные параметры пьезокерамики ЦТС-19:

- скорость звука - 3120 м/с-

- добротность Qк - 50-

- толщинный коэффициент электромеханической связи Kt - 0,54-

- пьезомодуль d33 - 100?1012 Кл/Н-

- упругий модуль Н/м2-

- диэлектрическая проницаемость1060-

- тангенс угла диэлектрических потерь tg - 0,02-

- плотность р - 6000 кг/м3.

Измерительный преобразователь будет работать на частоте 2МГц.



4.3.2 Расчет геометрических параметров преобразователя

Определим ширину характеристики направленности преобразователя на уровне 0,707 (ширина главного максимума).

В соответствии с ТЗ глубина проникновения - поперечная разрешающая способность - продольная разрешающая способность . Таким образом:





Найдем длину волны в пьезопластине:



Теперь можно найти размеры пластинчатого преобразователя (w и l):

м-

м.

Для излучения волн длиной 0,77 мм толщина пластины должна быть равна:



Зная геометрические размеры преобразователя, определим площадь излучающей поверхности:



Угол расхождения ультразвукового пучка в дальней зоне зависит от диаметра и длины волны и может быть определён из выражения:

-

? = 1.47?.

Данный угол удовлетворяет нашему техническому заданию (ширина характеристики направленности при поперечном пьезоэффекте равна 1,528?).

Найдем массу пьезопластины:



Для обеспечения продольной разрешающей способности необходимо изменять длительность зондирующего импульса. Так для обеспечения =1,5мм, длительность импульса должна быть:

с

Антирезонансная частота определяется из выражения:

,

где- коэффициент электромеханической связи пьезоэлектрической пластины при продольных колебаниях по толщине.



4.3.3 Расчет энергетических характеристик преобразователя

В соответствии с ГОСТ 26831-86 интенсивность ультразвуковых колебаний применяемых в диагностике не должна превышать 50мВ/см2. При такой интенсивности излучения акустическая мощность излучателя будет равна:



Найдем коэффициент электромеханической трансформации (для поперечного пьезоэффекта):



Найдем эквивалентную массу:



Сопротивление излучения:





Добротность преобразователя:



Полоса пропускания:



Электрическое напряжение возбуждения, необходимое для получения заданной удельной акустической мощности при резонансе:





<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!