85777

Metody wytwarzania i odbioru ultradźwięków klasyfikuje się zwykle w zależności od sposobu przetwarzania energii. Jeżeli energia pierwotna przetwarzana jest w energię fali ultradźwiękowej wówczas mówi się o generatorach lub nadajnikach. Jeżeli natomiast energia fali ultradźwiękowej przetwarzana jest na inny rodzaj energii wtedy mówi się o odbiornikach. Często obydwie te role spełnia jedno urządzenie.

Do wytwarzania fal ultradźwiękowych stosuje się różne metody, należą do nich:

-    metody mechaniczne (struny, gwizdki, syreny)

-    termiczne (wyładowania elektryczne)

-    optyczne (światło lasera)

-    piezoelektryczne

-    magnetostrykcyjne

Rodzaj zastosowanego przetwornika zależy w głównej mierze od zakresu częstotliwości, wymaganej dla danego zastosowania oraz źródła energii pierwotnej.

W niniejszej pracy zostały wykorzystane przetworniki piezoelektryczne. Są one obecnie najpowszechniej stosowane w technice ultradźwiękowej. Posiadają duże zakresy wytwarzanych częstotliwości (od kilkudziesięciu kHz do GHz). Podstawą działania tych przetworników jest zjawisko piezoelektryczne, występujące w monokryształach takich pierwiastków jak kwarc czy turmalin. Zjawisko to polega na wytwarzaniu pola elektiycznego w materiale piezoelektiycznym (pojawianiu się ładunków na jego powierzchni), który został poddany zewnętrznemu działaniu ciśnienia, wprowadzającego naprężenia wewnątrz materiału. Natężenie pola elektrycznego jest proporcjonalne do naprężeń mechanicznych. Ponadto zjawisko to jest odwracalne co oznacza, że przyłożenie napięcia na powierzchni takiego materiału spowoduje w nim zmianę naprężeń wewnętrznych (zjawisko piezoelektryczne odwrotne)

^Q)

c)

i

Ir*- + ^ +”+i|

Ściskanie

X

b)

Rozciąganie

d)

y

Rys. 20. Zasada wykorzystania zjawiska piezoelektrycznego w przetworniku ultradźwiękowym fal podłużnych, jako odbiornika (a, b) oraz nadajnika (c, d) [10]