Hoe genereren piëzo-elektrische keramische componenten ultrasone golven?
Piëzo-elektrische keramiek is geschikt materiaal voor het opwekken en detecteren van ultrasone golven. Ladingsdragers migreren door het piëzo-elektrische materiaal onder invloed van een elektrisch veld, met als gevolg een zichtbare lengteverandering (het inverse piëzo-elektrische effect). Als de aangelegde spanning een wisselspanning is, gaan de deeltjes in het medium (bijvoorbeeld lucht) trillen. Er treden drukschommelingen op. Deeltjesschaarheid resulteert in een afname van de druk, terwijl compressie resulteert in een toename van de druk. Geluidsgolflengte beschrijft de afstand tussen twee schaarse of gecomprimeerde gebieden. De resulterende geluidsgolven planten zich voort in het omringende medium. De geluidssnelheid varieert afhankelijk van de dichtheid en elastische eigenschappen van het medium.
Er is een fundamenteel verschil tussen longitudinale en transversale golven. Voor longitudinale golven vinden de oscillaties plaats in het vlak van hun voortplanting. Ze kunnen zich voortplanten in vloeistoffen en gassen, maar ook in vaste stoffen. Voor afschuifgolven staan de oscillaties echter loodrecht op hun voortplantingsrichting, wat alleen mogelijk is in vaste stoffen. Beide golfmodi kunnen in de andere worden omgezet door reflectie of breking in het grensgebied, wat resulteert in een dichter materiaal.
