Piezoelektromos hatás

A RadiWiki wikiből

Bizonyos kristályokban nyomás hatására a kristály ellentétes felületein feszültségkülönbség alakul ki, mely jelenséget piezoelektromos hatásnak nevezünk. Ezt a jelenséget használják ki az ultrahang képalkotás során, amikor is az ultrahang elektromos jelet indukál a piezoelektromos kristályban. Az elektromos jel nagysága arányos a beérkező ultrahang nyomáshullámával. Hasonlóképpen, ha egy piezoelektromos kristályra feszültséget alkalmazunk, akkor a kristály zsugorodik vagy kitágul a feszültség polaritásától függően. Ez a jelenség a fordított piezoelektromos hatás, melynek segítségével a transzducer ultrahang hullámokat generál. Számos kristály mutat piezoelektromos hatást alacsony hőmérsékleten, de ultrahang transzducerben való alkalmazásuk mégsem lehetséges, mivel szoba hőmérsékleten elvesztik ezt a tulajdonságukat. Azt a hőmérsékletet, ahol a kristályok a piezoelektromos tulajdonságukat elvesztik, Curie-pontnak nevezik. A transzducer hatékonyságának egy általános meghatározása a befektetett és konvertált energia hányadosa, melyet az ún. elektromechanikus csatolási koefficienssel (kc) fejezhetünk ki. Amennyiben elektromos energiát alkalmazunk, akkor a kc2 = a mechanikus energiává konvertált elektromos energia/alkalmazott elektromos energia.

Minden ultrahangkészülék piezoelektromos kristályt alkalmaz ultrahang generálására és detektálására. A természetben számos piezoelektromos kristály fordul elő, ugyanakkor a diagnosztikában szinte kizárólag csak mesterséges kristályokat (pl. bárium titanát, ólom metabionát, ólom cirkonát titanát (PZT)) használnak.