كيفية تحديد ما إذا كانت مادة السيراميك الكهرضغطية مناسبة لمعدات الموجات فوق الصوتية؟

1. يجب أن يكون ثابت العزل الكهربائي معتدلاً

عادةً ما يكون ثابت العزل الكهربائي من 10 إلى 1000. إذا كان ثابت العزل الكهربائي كبيرًا جدًا، فسوف يتسبب في اقتران مباشر بين الأقطاب الكهربائية الرقمية؛ إذا كان ثابت العزل الكهربائي صغيرًا جدًا، فستكون المعاوقة كبيرة جدًا ولن يكون من السهل مطابقتها. اتصال بين الدائرة والجهاز. من بين السيراميك الكهرضغطي أحادي المكون، باستثناء BaTiO3، الذي لديه ثابت عازل يبلغ 1700، فإن نظام PbTiO3 وPbNb2O6 كلاهما صغير، حوالي 200، ويمكن استخدامهما جيدًا كمواد كهرضغطية على سطح محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية. ثابت العزل الكهربائي للمواد الخزفية الكهرضغطية الثنائية والمتعددة المكونات الأخرى نطاق محول الموجات فوق الصوتية هو 200-1000، وهو ما يلبي متطلبات ثابت العزل الكهربائي المتوسط.

 

 

2. من خلال المعالجة، يمكن الحصول على سطح جيد مناسب لصنع أقطاب كهربائية بين رقمية.

المواد البلورية المفردة كثيفة للغاية ويكون السطح مثاليًا بعد المعالجة اللاحقة مثل القطع والتلميع. عادة ما تكون محولات الطاقة الخزفية الكهرضغطية مصنوعة من مواد مسحوقة ذات تركيبات مختلفة. بعد سلسلة من المعالجات، يتم تلبيدها عند درجة حرارة عالية، لذا فإن حجم الحبوب وحجم المسام هما المؤشران الرئيسيان للمواد السيراميكية الكهرضغطية المستخدمة في أجهزة الموجات السطحية بالموجات فوق الصوتية. فهو لا يحدد نعومة المادة فحسب، بل يحدد أيضًا تردد تشغيل الجهاز.

 

يعتمد تردد التشغيل لجهاز الموجات السطحية بالموجات فوق الصوتية على عرض القضيب بين الرقمي لمحول الطاقة بين الرقمي، الأمر الذي يتطلب أن يكون البعد L لسطح أداة الموجات فوق الصوتية أصغر على الأقل من عرض محول الطاقة بين الرقمي. من أجل تقليل انعكاس الموجات الصوتية، يتم استخدام محول طاقة تحت الإصبع، أي أن كل إصبع هو 8/8، وعرض كل إصبع هو 51um فقط. من أجل منع مسام وحبيبات المادة من التأثير على قضبان الأصابع المعدنية، يجب أن يكون حجم المسام والحبيبات أقل من 3 ميكرومتر على الأقل. لذلك، من أجل الحصول على سطح جيد مناسب لصنع أقطاب كهربائية متداخلة، يجب أن تكون حبيبات ومسامات المواد الخزفية الكهرضغطية صغيرة قدر الإمكان.

 

3. يجب أن يكون توهين انتقال الموجات السطحية بالموجات فوق الصوتية صغيرًا

توهين سطح الموجات فوق الصوتية ثيرتبط النقل  بالخصائص الفيزيائية والحالة السطحية للمادة مادة السيراميك الكهرضغطية l  نفسها. إذا كانت المسام والحبيبات كبيرة جدًا، فسيتم إحداث خسائر التشتت، بينما سيحدث التوهين أيضًا بسبب خسائر الاحتكاك أثناء الاهتزاز بين الحبوب. لذلك، بالإضافة إلى معالجة العملية، يجب أيضًا تحديدها من خلال اختيار المواد.

 

4. يجب أن يكون معامل الاقتران الكهروميكانيكي مرتفعًا قدر الإمكان لتحسين كفاءة التحويل الكهروميكانيكية

يعكس معامل الاقتران الكهروميكانيكي كفاءة التحويل بين الطاقة الميكانيكية والطاقة الكهربائية للمواد الكهرضغطية. وهذا مؤشر مهم جدا. لا يرتبط هذا ارتباطًا وثيقًا بالمرونة والخصائص العازلة والخواص الكهروإجهادية للمواد فحسب، بل يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بأنماط الاهتزاز المختلفة. من أجل تحسين كفاءة التحويل، كلما زاد معامل الاقتران الكهروميكانيكي، كلما كان ذلك أفضل. وهذا أيضًا يقلل من فقدان الطاقة أثناء معالجة الإشارة. بشكل عام، معامل الاقتران الكهروميكانيكي لمواد السيراميك الكهروضغطية كبير نسبيًا، لذلك يعد هذا أمرًا سهلاً بالنسبة للسيراميك الكهروضغطي.

 

5. تحسين الاتساق والتكرار

عندما يتم إنتاج الجهاز بكميات كبيرة، يجب أن يكون فرق الأداء بين نفس المادة أو المناطق المحلية لنفس دفعة المادة صغيرًا حتى يتمكن الجهاز من العمل بشكل صحيح. وهذا له تأثير ضئيل على البلورات المفردة الكهرضغطية بسبب الاتساق والتكرار الأفضل للمواد البلورية المفردة الكهرضغطية، لكن التأثير أكبر على المواد الخزفية الكهرضغطية. العوامل الرئيسية التي تؤثر على تشتت المواد هي تشتت المواد الخام، وانحراف وزن المكونات، والتحكم في درجة حرارة التلبيد والوقت. عندما يصل انحراف الخصائص الرئيسية (مثل سرعة الصوت) إلى 1%، يكون ذلك غير مقبول بالفعل بالنسبة للإنتاج الضخم للمعدات، لذلك يكون أكثر صرامة أن يكون أقل من 0.1%.