Wie funktioniert Ultraschall?
Direkter und inverser Piezoeffekt
Direkter Piezoeffekt:
Mechanische Spannungen durch Krafteinwirkung von außen auf piezoelektrische Körper induzieren Verschiebungen der elektrischen Dipole. Daraus resultiert ein elektrisches Feld, welches eine elektrische Spannung erzeugt. Inverser Piezoeffekt
Inverser Piezoeffekt:
Das Anlegen einer elektrischen Spannung an ungeklemmte piezoelektrische Bauteile bewirken deren geometrische Verformung. Abhängig von der Polarität der angelegten Spannung und der Richtung der Polarisation im Piezo ergibt sich eine gezielte Bewegung. Ist die angelegte Spannung eine Wechselspannung, wird eine zyklische Änderung der Geometrie erzeugt, woraus eine Schwingung entsteht. Ist das Piezoelement geklemmt, d. h. die freie Deformation ist gehindert, wird eine mechanische Spannung erzeugt.
Ultraschalleinsatz zur Vermeidung von Ablagerungen und unterstütze Reinigung
Mechanische Schwingungen im Ultraschallbereich (16kHz bis 1GHz) werden mittels hochfrequenter Spannungssignale aus Ultraschallgeneratoren durch Nutzung des inversen piezoelektrischen Effekts im Ultraschallwandler erzeugt. Die Ankopplung an die typischerweise nicht resonanten Strukturen der anzuregenden Teile erfolgt über speziell ausgelegte Adapter. Die aktive Schwingung sorgt für lokale Beschleunigungen, so dass Verschmutzungen sich nicht ablagern, Anhaftungen gelöst und in Verbindung mit Flüssigkeiten Reinigungseffekte basierend auf Kavitation entstehen. Der Ultraschall kann pulsierend, intermittierend oder als Dauerschall eingesetzt werden.
