Билет 45. Колебания пьезоэлектриков

все кристаллы, не обладаю­щие центром симметрии, могут обладать пьезоэлектрическим эффектом. Это явление заключается в изменении размеров кристалла под действием электрического поля и, обратно, в возникновении электрического поля в кристалле под действием приложенных к кристаллу сил. Кристалл, помещенный в электрическое поле, меняет свои раз­меры в разных направлениях (по отношению к осям симметрии кристалла) по-разному. Поэтому, вырезая из кристалла стержни или пластинки, различно ориентированные по отношению к осям крис­талла, и помещая их между обкладками конденсатора, мы будем получать деформации разного типа. Чаще всего вырезают пластин­ку таким образом, чтобы под действием электрического поля в ней происходили продольные сме­щения. Тогда под действием переменного электрического поля в та­кой пластинке возникнут вынужденные стоячие продольные волны. Если / — толщина пластинки в направлении движения волны, то собственные частоты колебания представятся, как обычно, формулой v = nc/2l. Для кварца в этой простейшей ориентировке скорость упру­гих волн равна 5400 м/с. Следовательно, основная собственная ча­стота колебания кварцевой пластинки найдется по формуле

2700

v = —р кГц (/— в сантиметрах)

Амплитуды колебаний зависят от величины прикладываемого поля. Основным в получении сильного ультразвукового сигнала явля­ется резонансный эффект. Смещения под действием статического поля в тысячи раз меньше резонансных смещений, а ведь энергия колебания пропорциональна квадрату смещения. Если повышать частоту генератора, можно последовательно воз­будить пластинку на всех ее обертонах. Частоты наиболее распро­страненных промышленных ультразвуковых генераторов лежат в пределах от сотен до тысяч килогерц.

.

11