шается энергия упругой
деформации, запасаемая накладками [4]. Следующее усовершенствование
преобразователя Moonie было осуществлено его изобретателями несколько
лет спустя [5], в результате чего появился преобразователь Cymbal (рис.
6.9, с). Главными недостатками предыдущей разработки были зависимость
смещения от положения точки контакта (накладки в деформированном
состоянии не являются плоскими) и сложная технология производства из-за
необходимости токарной обработки накладок для создания
кольцеобразного паза. Преобразователь Cymbal имеет штампованные
накладки, которые в середине имеют плоскую форму, что упрощает
процесс производства и создает более надежный контакт с поверхностью
керамики. В то же время толщина накладки в области контакта уменьшена, что
увеличивает гибкость и уменьшает механические потери. Преобразователь
Cymbal имеет лучшие рабочие характеристики по сравнению с Moonie, и
коэффициент d33cfT
достигает величины 15 х 10"9 м/В [5]. Кроме
того, плоская форма поверхности накладки упрощает последовательное
использование преобразователя для увеличения суммарного
смещения.
В работе [1] описана программа
оптимизации геометрической формы преобразователя, сделанного из
пьезоэлектрической керамики и некоторого неактивного материала, обычно
металла. Оптимизация проводится для получения максимальной силы или
смещения. Интересно, что эта процедура была применена для оптимизации
свойств преобразователя Moonie и была получена оптимизированная
структура, напоминающая преобразователь Cymbal.
6.4.3. Последовательное
соединение и многослойные преобразователи
Необходимость в высоком
напряжении управляющего сигнала является серьезным недостатком
пьезоэлектрических силовых преобразователей. Напряжение может быть
уменьшено, если использовать ряд последовательно соединенных
пьезоэлектрических слоев. В этом случае на несколько слоев тонкой
пьезокерамики наносят индивидуальные электроды, а затем их
накладывают друг на друга, как показано на рис. 6.10. Полученная
структура представляет собой последовательность керамических
элементов. Соединение этих электродов через один позволяет создать
параллельную электрическую цепь пьезоэлектрических элементов, в то
время как механически они размещены последовательно, и смещения
суммируются. Преимущество этой схемы состоит в том, что величина
электрического поля равна отношению разности потенциалов к толщине
одного слоя, и при небольшой толщине слоя достигаются высокие
величины электрического поля.
