La impedancia eléctrica normalizada de transductores cerámicos piezoeléctricos como herramiento de evaluación y caracterización

Abstract

[ES] El concepto de impedancia eléctrica normalizada proporciona un importante mecanismo de análisis y evaluación de transductores piezoeléctricos en el entorno de una resonancia aislada. En el caso del resonador piezoeléctrico, esta metodología permite: a) aislar el efecto de la geometría (área y espesor) del asociado al tipo de material y b) evaluar cómodamente el efecto separado de distintos tipos de pérdidas intrínsecas. Se presentan patrones normalizados de impedancia correspondientes a los parámetros típicos de tres familias de materiales cerámicos piezoeléctricos (PZT, Lead Metaniobate, y 1-3 PZT-Epoxy composites). Se detalla como este concepto de impedancia normalizada, previamente definido para el resonador piezoeléctrico, se puede extender a elementos transductores cargados en sus puertas mecánicas, tomando en consideración los valores relativos de las impedancias mecánicas de carga. Por último, se presentan medidas experimentales de la impedancia normalizada en transductores específicos para ensayos no destructivos mediante pulsos ultrasónicos.

[EN] The concept of normalized electrical impedance provides an important mechanism for the analysis and evaluation of piezoelectric transducers around an isolated resonance. In the case of piezoelectric resonators this methodology permits: a) to isolate the effects of the geometry (area and thickness) from those associated to the type of material and b) evaluate easily the independent effects of different types of intrinsic losses. The normalized impedance patterns corresponding to the typical parameters of three families of piezoelectric ceramic materials (PZT, Lead Metaniobate, and 1-3 PZT-Epoxy composites) are presented. It is described how this concept of normalized impedance can be extended to piezoelectric transducer elements loaded in the mechanical ports, taking into account the relative values of loading and backing mechanical impedances. Finally, experimental measurements of the normalized impedance in specific NDT transducers are presented.