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浅谈新超声波起动机的原理

发布时间:2018-06-22 11:11:41浏览次数:

  苏州超声波向您介绍新超声波起动机的原理
       行波型超声波电动机的运行机理压电效应由物理理论知,在电场的作用下,可以引起电介质中带电粒子的相对位移而发生极化(Polar-ize),而在某些电介质晶体中,也可以通过纯粹的机械作用而发生极化,并导致介电两端出现符号相反的束缚电荷,其电荷密度与外力成正比,这种由于机械力的作用而激起晶体表面荷电的效应,称为正电效应,亦称之为正压电效应。晶体的上述性质就叫压电性。反之,在电场的作用下引起电介质中带电粒子的相对位移而发生极化,并引起电介质晶体两端面发生形变,称之为逆压电效应。电介质晶体的这一性质叫做逆压电性。
  晶体的压电效应可以用的示意图来加以解释。
  (a)表示出压电晶体的质点在某方向上的投影。此时,晶体不受外力作用,正电荷的重心与负电荷的重心重合,整个晶体的总电距等于零(这是简化了的假定,实际上是会有偶极距存在的),因而晶体表面不带电。
  (b)表示当沿某一方向对晶体施加机械压力时,晶体就会由于发生压缩变形而导致了正负电荷重心不重合,也就是电距发生了变化,从而引起晶体表面如(b)所示的荷电现象。
  (c)表示当沿某一方向对晶体施加机械拉力时,晶体就会由于发生拉伸变形而导致了正负电荷重心不重合,电距同样发生了相应的变化,引起晶体表面如(c)所示的荷电现象。
  通常,为了压电陶瓷片上得到与外加电场相同频率的压电应变,先用强电场(约30005000V/mm,持续约1020min)来使其极化,也就是使其电畴基本上转到与极化电场一致的方向上(此过程与永久磁铁的剩磁相仿),电畴也基本保持不变而具有很强的剩余极化<5>.极化之后,再施加较小的交变电场,外加电场方向与剩余极化方向一致时,压电陶瓷长度变长;反向时,压电陶瓷长度缩短。这样,在压电陶瓷长度方向上可获得与外加电场频率一致的形变。
  在行波型超声波电动机中较为关键的零部件应是压电陶瓷片了,它相当于该电机的心脏。电机的功率、转矩及效率等主要的性能指标与之有着至关重要的关系。压电陶瓷片的结构如所示。
  压电陶瓷片上共做了两组驻波产生源,即图中所示的A极化区和B极化区。每个极化区分割成若干块区域,相邻两压电分区的极化方向相反,分别极化成/+0和/-0.若在该压电分区上施加激励电压,则该压电分区的/+0区域扩张,/-0区域收缩并形成一个完整波长的弹性波。
  运行机理分析由压电陶瓷片的结构而产生两组驻波振动的情况用纵向剖视展开图表示如。压电陶瓷片产生驻波示意图对应于(a)的A、B极化区实质上就是这里的A、B驻波区,每一驻波区均产生一组振动驻波群。A极化区的驻波振动波群产生的驻波波形用实线表示;B极化区的驻波振动波群产生的驻波波形用虚线表示。A极化区的驻波振动群施加u1=UmsinXt的交变电压,B极化区的驻波振动群施加u2=UmcosXt的交变电压,而且两驻波振动群在空间上其相互间隔为K/4,时间上相差P/2.