Полезно знать Звук Изготовление пьезо и его роль в звуке

Изготовление пьезо и его роль в звуке

пьезоКак же ее делают, эту чудо-керамику? Составные части смеси - различные окислы и соли - взвешивают и с большой точностью смешивают с водой. Полученную суспензию сливают в большие фарфоровые сосуды. Туда же бросают фарфоровые шарики и плотно закупоривают, Сосуд ставят на две обрезиненные валки, которые быстро вращаются. В это время фарфоровые шарики течение нескольких суток тщательно взбивают и перемешивают смесь. Затем обработанную таким образом суспензию выливают в специальные кюветы и высушивают. Образуются хрупкие коржи. Их затем растирают в порошок в фарфоровых ступках. Из порошка под давлением до 200 атмосфер прессуют брикеты, которые затем обжигают в электропечи при температуре от 800 до 1400°С (в зависимости от состава).


Происходит, собственно, синтез керамики - отдельные частицы спекаются и образуют твердую массу. Это так называемая сегнетокерамика, обязанный своим названием тому же французскому аптекарю.

После охлаждения сегнетокерамичные брикеты снова измельчают в шаровых мельницах до пылевидного состояния. Эту пыль размешивают в специальных вяжущих жидкостях и посредством прессования или литья под давлением получают образцы нужных размеров формы. Они могут быть в виде белого бисера, немного большего макового зерна, стержней, пластинок, призм, шаров и т.д.

Мы помогаем Вам экономить время в выборе dj на праздник. Доверяя нам Вы можете отдыхать спокойно и не волноваться за свое мероприятие.

Образцы также ставят в печь и держат там при высокой температуре, выпекают. Органическое вяжущее вещество выгорает и превращается в стекловидную массу, прочно скрепляет микроскопические сегнетокерамичные доли. После охлаждения образцы подвергают механической обработке - доказывают способом шлифования к по-1 данных размеров и формы. Затем наносят электроды. Для этого поверхность смазывают густой пастой с азотнокислым серебром, и нагревают до температуры 800°С.. Выделяется серебро, которое заполняет мельчайшие лазейки поверхности. Образуется тоненькие электродные покрытия, прочно прилегающие к поверхности. Как видим, ее можно без преувеличения назвать рожденным в огне. Но чтобы эта керамика стала пьезоэлектрической, необходимо провести еще одну важную операцию - поляризовать пьезоэлемента.

Свадьба это хорошо, свадьба - это сытно. Потанцевать на данном мероприятии вам поможет dj на свадьбу.

Образцы помещают в сосуды, заполненные так называемой силиконовой жидкостью. Это чтобы высокое напряжение пробивали промежутки между электродными краями пьезоэлементов. К электродному покрытию подводят высокое напряжение. При температуре от 200 до 350°С (в зависимости от состава) напряжение повышают до тех пор, пока напряжение электрического поля достигнет 20-30 тысяч вольт на сантиметр.

Здесь происходит интересный процесс. Отдельные кристаллики вещества имеют по два одинаковых по величине, но противоположны по знаку электрические заряды, размещенные на небольшом расстоянии друг от друга. Такие попарные заряды называются электрическими диполями. Произведение величин заряда на расстояние между зарядами физики называют дипольным моментом. К поляризации отдельные дипольные моменты Хаотично расположенные в пространстве, поэтому суммарный дипольный момент сегнетокерамичного элемента равнен нулю (рис. 1). При поляризации отдельные диполи возвращаются в направлении поля и становятся параллельными рядами, как солдаты по команде «смирно». Сегнетокерамичный образец приобретает наконец пьезоелектрические свойства и отныне он называется пьезокерамическим.

 

 

Рис.1. Схема процессу поляризации пьезокерамики.  Рис.2. Принципы действия электрозажигалки.

Рис.1. Схема процессу поляризации пьезокерамики.  Рис.2. Принципы действия электрозажигалки.

 

Назвать все устройства, где применяют пьезокерамики, почти невозможно. Только в звукоснимателях, по данным зарубежной прессы, недавно применялось более элементов из пьезокерамики, чем во всех других устройствах вместе взятых. Сначала доминировали кристаллы кварца из сегнетовой соли, затем их «выжили» синтетические пьезоэлементы из титана и бария, цирконата свинца и т.д.

Наряду с традиционным использованием пьезоэлементов как датчиков давления и ускорения, появляются все новые и новые области их применения. Взять хотя бы устройства зажигания газа - карманных зажигалок, систем зажигания бензиновых двигателей. Пьезоэлектрическая зажигалка (рис. 2) состоит из двух пьезоэлементов 1, 2, поставленных друг на друга и крепко зажатых специальным клипсом (на рисунке не показана). Боек 3 ударяет по пьезоэлементу с определенной силой, которая зависит от степени натяжения спусковой пружины. От удара возникает мощная ультразвуковая волна, которая проходит сверху вниз и обратно и заряжает при этом пьезоэлементы к напряжению 3-10 тысяч вольт. Между проводником 4 и газового сопла 5 проскакивает искорка, которая и зажигает газ. Значительным преимуществом системы зажигания двигателя на искровом промежутке от пусковой скорости, что особенно важно зимой. Что может делать пьезокерамика, скажем, в атомном реакторе? Оказывается, она выполняет здесь очень важную роль, «прослушивая» шум воды, охлаждающей реактор. Как только вода начинает закипать, шум растет, и чувствительные пьезомикрофоны немедленно сообщают об этом. Автоматизированные системы управления повышают скорость движения воды, а значит и степень охлаждения реактора.

Но не только в атомных реакторах предотвращает пьезокерамика разрушению. В последнее десятилетие возникла новая область применения ультразвука, так называемая акустическая эмиссия. Ученым давно известно, что во время разрушения твердого тела в нем возникают упругие волны. Представим себе, что мы растягиваем металлический стержень, постепенно увеличивая силу натяжения. В определенный момент времени, когда сила нагрузки приблизится к так называемой предела прочности, в наименее прочном месте стержня появится трещина. Она быстро увеличиваться, пока образец не разрушится. Так вот, в момент появления дефекта и при его развитии по образцу побегут со скоростью звука (около 5 000 м / с для стали) импульсы упругих волн. Это явление называют акустической эмиссией. Об этом явлении знали давно. Так же давно начали пользоваться ультразвуком для дефектоскопии (об этом речь чуть далее). А что, если искать место дефекта без постороннего источника ультразвука, пользуясь той же акустической эмиссией? Ведь конструкция, посылая сигналы акустической эмиссии, словно предостерегает людей: «Остановитесь! Уменьшить нагрузку, потому что еще немного и произойдет авария!». Ученые научились прислушиваться к «голосу металла», поняли его« язык ». А помогла опять-таки пьезокерамика. Несколько небольших одинаковых пластинок поместили на металлическую конструкцию и соединили с входами специального электронного устройства. Как только появляются упругие волны акустической эмиссии, пластинки-датчики превращают их в электрические импульсы. Импульсы эти воспринимаются электронным устройством. Тогда анализирует время поступления сигналов от различных датчиков и указывает место, где возникает дефект. Акустическая эмиссия может предотвратить аварий на тепловых электростанциях, химических заводах, газонефтепроводах и других ответственных объектах. Люди старшего поколения помнят, что в первые послевоенные годы широко использовались дешевые пьезоэлектрические громкоговорители. В этих устройствах пластинка с сегнетовой соли заставляла колебаться диффузор динамика. Механическая прочность сегнетовой соли низкая, и такие громкоговорители были недолговечны, поэтому в наше время их вытеснили электродинамические.

Многие ученые-акустики утверждают, что в системах высококачественного звуковоспроизведения для повышения его качества необходимо излучать не только звуковые до 20кГц, но и их ультразвуковые обертоны, по крайней мере до 100-150 кГц. Такие высокие частоты для электродинамического громкоговорителя недостижимы. На помощь пришла пьезокерамика. В одном из номеров американского еженедельника «Ньюс уик» («Новости недели») летом 1977 года появилась коротенькая заметка с несколько загадочным названием «Оригинальный громкоговоритель с высокими параметрами».

В ней сообщалось, что американская фирма Баркус-Берри создала новый тип электроакустического преобразователя, так называемую «звуковую пластину» - комбинацию обычного оконного стекла 9Х125Х175 мм с пьезокерамическим возбудителем, которая хорошо излучает колебания высоких частот (до 250 кГц). Указывалось также, что уже в конце 1977 динамики с использованием «звуковой пластины» для высоких частот и электродинамической головки для низких поступят в продажу.

Проведенные лабораторные исследования показали, что подобные стеклянные пластинки действительно излучают высокочастотные звуки, но с характерными шипящими «примесями», которые в обычных громкоговорителях свидетельствуют о значительных нелинейные искажения. А может, наступит время, когда окна наших квартир заменят собой громкоговорители и отпадет необходимость в больших деревянных ящиках современных акустических систем? Ответ на этот вопрос даст будущее.

Спонсор - аренда звукового оборудования

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Форма обратной связи

...