圧電セラミックディスクの原理と特性をすばやく知るために3分

圧電効果は可逆的です。圧電セラミックディスクにオーディオ電圧が適用される場合、機械的振動と音を生成できます。それどころか、 ピエゾセラミックディスク が機械的振動（または圧力）にさらされると、シートに一定量の電荷Qが生成され、電極から電圧信号を出力できます。

図1圧電セラミックディスク構造とグラフィックシンボル

より一般的な鉛タイタン酸ゲルマニウムピエゾ電気セラミックディスク（PZT）は、ジルコニウム、チタン、および鉛酸化物で作られてから焼却されます。人間の耳は約3kHzの周波数の音に最も敏感であるため、PZTセラミックディスクの共振周波数F0は通常、約3kHzになるように設計されています。低周波数で動作することを考慮すると、圧電セラミックのみで周波数要件を満たすことは困難です。一般に、二重横隔膜構造が採用され、その外観と記号が図1に示されています。これは、Dの直径とDの直径の金属振動シートのピエゾトランスデューサーサウンドディスクの複合です。

図2ピエゾセラミックディスク周波数特性曲線

圧電材料が一定の場合、共振周波数はHに比例し、（d/2）2に反比例します。共振周波数F0は、図2（a）に示すように、複合振動プレートの直径dと指数関数的な関係を持っています。明らかに、Dが大きいほど、低周波特性が優れています。 PZTセラミックディスクをマイクとして使用する場合、作業周波数は約300Hz〜5kHzです。ピエゾセラミックディスクのインピーダンスZは、D/D比に依存します。図2（b）から、D/D比が増加するとインピーダンスが減少することがわかります。

圧電ディスクドライブ

圧電セラミックには2つの駆動方法があります。 1つ目は自己展開です。回路の原理は、トランジスタアンプを介して正のフィードバックを提供して圧電クリスタルオシレーターを形成することです。これにより、ピエゾレクトリックセラミックシートが共振周波数F0で機能して音を生成します。この時点で、 ピエゾトランスデューサーのサウンドディスクは インピーダンスが低く、出力体積は入力電流によって制御されるため、現在のドライブタイプとも呼ばれます。

2つ目は、四角い波（または短波）発振器を使用して音を刺激する個別に励起される振動駆動です。現時点では、圧電セラミックは一般にF0以外の周波数で機能するため、インピーダンスが高く、入力電流が小さくなります。電圧駆動型タイプです。その利点は、サウンド範囲がより広く、トーンが優れていることです。

販売中のピエゾディスクのテスト方法

1。電圧試験方法

アマチュア条件下では、マルチメーターの電圧ファイルを使用して、PZTセラミックディスクの品質を確認できます。特定の方法は、マルチメーターを2.5V DC電圧範囲にダイヤルし、ピエゾセラミックディスクの両側を左手の親指と人差し指で優しく保持し、右手に2つのテストリードを保持し、赤いテストペンを金属シートに接続し、黒いテストペンをセラミック表面に水平に配置します。図3に示すように、左手の親指と人差し指がしっかりと押され、リラックスします。反対の極性を持つ2つの電圧倍数が圧電ディスクで生成され、ポインターが最初に右にスイングし、次にゼロ位置に戻り、左にスイングします。スイング振幅は約0.1〜0.15Vです。同じ圧力の下で、スイングが大きいほど、ピエゾトランスデューサーのサウンドディスクの感度が高くなります。時計の手が動かない場合、それは販売用のピエゾディスクが漏れたり破損していることを意味します。

図3

2つのテストリードの位置を交換した後、再テストします。ポインターのスイングシーケンスは次のとおりです。

気にすること：

AC AC電圧を使用すると、ポインタースイングは観察されません。これは、生成された電圧信号の変化が遅いためです。

conspute検査の前に、まずr×1KまたはR×10Kファイルで断熱抵抗を測定します。結果は無限でなければなりません。そうでなければ、漏れが証明されます。圧電セラミックディスクが強い振動によって割れた後、はんだの薄い層を電気はんだ鉄で亀裂に塗布でき、一般的に使用できます。

condis検査中に過度の力や過度の力を使用せず、ピエゾセラミックディスクを曲げないでください。シートの損傷を避けるために、メーターペンの先端でPZTセラミックディスクを傷つけないでください。

piezoelectricelectricセラミックディスクに一定の圧力が適用される場合、電荷の一定の漏れによりポインターはゆっくりとゼロに戻ります。

2。現在のテスト方法

マルチメーターの50UAファイルを使用して、圧電ディスクの品質を確認することもできます。回路を図4に示します。赤いテストリードを金属シートに接続し、ブラックテストリードは圧電セラミック表面につながります。両手が力 +f、-fを軸方向に塗ると、時計の手が右にいくつかのマイクロープを振る必要があります。手が再び解放されると、時計の手が左にいくつかのマイクロープを振ります。設置力と緩和時間は両方ともdtであり、マイクロメーターを介した電流の平均値は次のとおりです。i= +q/△t、i2 = -q/△t。

図4

3。インバーターテスト方法

前述のように、圧電セラミックには2つのモードがあります。自己励起振動ドライブと他の興奮振動ドライブです。以下は、2番目の方法に従って設計された圧電セラミックをチェックするための回路図です。図3を参照してください。CC4069の6つのインバーターが使用され、インバーターF1とF2が2段階の反転抵抗キャパシタ発振器を形成し、F3は分離の役割を果たします。 Piezo Transducer Sound Discsを接続した後、完全なブザー（BZ）回路が形成されます。図の数字は、CC4069のPIN番号を示しています。実際に選択されたR1は、470kΩの調整可能抵抗、C = 470pf、FR2 =1MΩです。フォーミュラ（F0 = 0.455/（R1C1））に置き換えて、出力平方波周波数F0が約2kHzであることがわかります。電源電圧VDDは6〜9Vです。

スイッチSが閉じている場合、テスト中の圧電セラミックピースは音を出すことができるはずです。その後、R1を徐々に調整します。 R1が上昇すると、F0が上昇し、ピッチが上昇します。 R1がドロップすると、F0が低下し、ピッチが低下します。この方法は、圧電セラミックの周波数特性を測定することもできます。

販売用のピエゾディスクの適用

圧電セラミックディスクは 、主に圧電スピーカー、マイク、超音波遅延ライン、振動と圧力を測定するためのセンサー、電話の送信機と受信機で使用され、機械エネルギー（音響エネルギー）を電気エネルギー（音響エネルギー）、または低電力トランスデューサー要素での電気エネルギーから機械的エネルギーに変換します。また、超音波洗浄、溶接、欠陥検出、超音波診断、超音波治療、油理論的排出、点火、爆発などにも適用できます。高圧と強力なパワーとして使用されると、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換するエネルギー変換要素も適用できます。