Hvordan bestemmer man, om det piezoelektriske keramiske materiale er egnet til ultralydsudstyr?

1. Dielektrisk konstant skal være moderat

Normalt er dielektricitetskonstanten 10 til 1000. Hvis dielektricitetskonstanten er for stor, vil det forårsage direkte kobling mellem de interdigitale elektroder; hvis dielektricitetskonstanten er for lille, vil impedansen være for stor, og den vil ikke være let at matche. En forbindelse mellem et kredsløb og en enhed. Blandt enkeltkomponent piezoelektrisk keramik, bortset fra BaTiO3, som har en dielektrisk konstant på 1700, er PbTiO3-systemet og PbNb2O6 begge små, omkring 200, og kan godt bruges som piezoelektriske materialer på overfladen af ​​ultralydstransducere. Den dielektriske konstant for andre binære og multi-komponent piezoelektriske keramiske materialer ultrasonisk rækkevidde transducer er 200-1000, som netop opfylder kravet om medium dielektrisk konstant.

 

 

2. Gennem bearbejdning kan der opnås en god overflade egnet til fremstilling af interdigitale elektroder.

Enkeltkrystalmaterialer er meget tætte, og overfladen er ideel efter efterfølgende bearbejdning såsom skæring og polering. piezoelektriske keramiske transducere er normalt lavet af pulveriserede materialer med forskellige sammensætninger. Efter en række behandlinger sintres det ved høj temperatur, så dets kornstørrelse og porestørrelse er hovedindikatorerne for piezoelektriske keramiske materialer, der anvendes i ultralydsoverfladebølgeanordninger. Det bestemmer ikke kun materialets glathed, men bestemmer også enhedens driftsfrekvens.

 

Driftsfrekvensen af ​​ultralydsoverfladebølgeanordningen afhænger af bredden af ​​den interdigitale stang på den interdigitale transducer, hvilket kræver, at L-dimensionen af ​​overfladen af ​​ultralydsinstrumentet er mindst mindre end bredden af ​​den interdigitale transducer. For at reducere refleksionen af ​​lydbølger, bruges en sub-finger transducer, det vil sige, at hver finger er λ/8, og bredden af ​​hver finger er kun 51um. For at forhindre, at materialets porer og korn påvirker metalfingerstængerne, kræves det, at størrelsen af ​​porerne og kornene er mindst 3 μm. For at opnå en god overflade, der er egnet til fremstilling af interdigiterede elektroder, kræves det, at krystalkornene og porerne i piezoelektriske keramiske materialer er så små som muligt.

 

3. Transmissionsdæmpningen af ​​ultralyds overfladebølge skal være lille

Dæmpningen af ​​ultralydsoverflade wL  ave transmission er relateret til de fysiske egenskaber og overfladetilstanden af piezoelektriske keramiske materialer selve  . Hvis porerne og kornene er for store, vil der opstå spredningstab, mens dæmpningen også vil være forårsaget af friktionstab under vibration mellem korn. Derfor skal den udover procesbehandlingen også bestemmes af valget af materialer.

 

4. Den elektromekaniske koblingskoefficient skal være så høj som muligt for at forbedre den elektromekaniske konverteringseffektivitet

Den elektromekaniske koblingskoefficient afspejler konverteringseffektiviteten mellem mekanisk energi og elektrisk energi af piezoelektriske materialer. Dette er en meget vigtig indikator. Det er ikke kun tæt forbundet med materialers elasticitet, dielektriske egenskaber og piezoelektriske egenskaber, men har også et tæt forhold til forskellige vibrationstilstande. For at forbedre konverteringseffektiviteten, jo større den elektromekaniske koblingskoefficient, jo bedre. Dette reducerer også energitab under signalbehandling. Generelt er den elektromekaniske koblingskoefficient for piezoelektriske keramiske materialer relativt stor, så dette er let for piezoelektrisk keramik.

 

5. Bedre konsistens og repeterbarhed

Når enheden er masseproduceret, skal ydeevneforskellen mellem det samme materiale eller lokale områder af det samme parti materiale være lille, så enheden kan fungere korrekt. Dette har ringe effekt på piezoelektriske enkeltkrystaller på grund af den bedre konsistens og repeterbarhed af piezoelektriske enkeltkrystalmaterialer, men indflydelsen er større på piezoelektriske keramiske materialer. De vigtigste faktorer, der påvirker spredningen af ​​materialer, er spredning af råmaterialer, vejningsafvigelse af ingredienser, styring af sintringstemperatur og tid. Når afvigelsen af ​​nøglekarakteristika (såsom lydens hastighed) når 1%, er det allerede uacceptabelt for masseproduktion af udstyr, så det er mere stringent at være mindre end 0,1%.