چگونه تعیین کنیم که آیا مواد سرامیکی پیزوالکتریک برای تجهیزات اولتراسونیک مناسب هستند؟

1. ثابت دی الکتریک باید متوسط ​​باشد

معمولاً ثابت دی الکتریک 10 تا 1000 است. اگر ثابت دی الکتریک بیش از حد بزرگ باشد، باعث جفت شدن مستقیم بین الکترودهای بین دیجیتالی می شود. اگر ثابت دی الکتریک خیلی کوچک باشد، امپدانس خیلی بزرگ خواهد بود و تطبیق آن آسان نخواهد بود. اتصال بین مدار و دستگاه. در میان سرامیک های پیزوالکتریک تک جزیی، به جز BaTiO3 که دارای ثابت دی الکتریک 1700 است، سیستم PbTiO3 و PbNb2O6 هر دو کوچک هستند، حدود 200، و می توانند به خوبی به عنوان مواد پیزوالکتریک روی سطح مبدل های اولتراسونیک استفاده شوند. ثابت دی الکتریک سایر مواد سرامیکی پیزوالکتریک دوتایی و چند جزئی مبدل برد اولتراسونیک 200-1000 است که فقط نیاز ثابت دی الکتریک متوسط ​​را برآورده می کند.

 

 

2. از طریق پردازش می توان سطح مناسبی برای ساخت الکترودهای بین دیجیتالی به دست آورد.

مواد تک کریستال بسیار متراکم هستند و سطح آن پس از پردازش های بعدی مانند برش و پرداخت، ایده آل است. مبدل های سرامیکی پیزوالکتریک معمولاً از مواد پودری با ترکیبات مختلف ساخته می شوند. پس از یک سری عملیات، در دمای بالا پخته می شود، بنابراین اندازه دانه و اندازه منافذ آن شاخص اصلی مواد سرامیکی پیزوالکتریک مورد استفاده در دستگاه های امواج سطحی اولتراسونیک است. این نه تنها صافی مواد را تعیین می کند، بلکه فرکانس عملکرد دستگاه را نیز تعیین می کند.

 

فرکانس عملکرد دستگاه امواج سطحی اولتراسونیک به عرض میله بین دیجیتالی مبدل بین دیجیتالی بستگی دارد، که مستلزم آن است که بعد L سطح دستگاه اولتراسونیک حداقل از عرض مبدل بین دیجیتالی کوچکتر باشد. برای کاهش انعکاس امواج صوتی از مبدل زیر انگشتی استفاده می شود، یعنی هر انگشت λ/8 و عرض هر انگشت تنها 51um است. به منظور جلوگیری از تأثیر منافذ و دانه های مواد بر روی میله های انگشت فلزی، اندازه منافذ و دانه ها حداقل باید کمتر از 3 میکرومتر باشد. بنابراین، برای به دست آوردن یک سطح مناسب برای ساخت الکترودهای بین رقمی، باید دانه های کریستالی و منافذ مواد سرامیکی پیزوالکتریک تا حد امکان کوچک باشد.

 

3. تضعیف انتقال امواج سطحی اولتراسونیک باید کوچک باشد

تضعیف سطح اولتراسونیک wانتقال l  ave به خواص فیزیکی و وضعیت سطحی مربوط می شود مواد سرامیکی پیزوالکتریک خود  . اگر منافذ و دانه ها خیلی بزرگ باشند، تلفات پراکندگی ایجاد می شود، در حالی که تضعیف نیز به دلیل تلفات اصطکاکی در طول ارتعاش بین دانه ها ایجاد می شود. بنابراین، علاوه بر فرآیند تصفیه، باید با انتخاب مواد نیز تعیین شود.

 

4. ضریب کوپلینگ الکترومکانیکی باید تا حد امکان بالا باشد تا بازده تبدیل الکترومکانیکی بهبود یابد.

ضریب جفت الکترومکانیکی نشان دهنده راندمان تبدیل بین انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی مواد پیزوالکتریک است. این یک شاخص بسیار مهم است. این نه تنها ارتباط نزدیکی با خاصیت ارتجاعی، خواص دی الکتریک و خواص پیزوالکتریک مواد دارد، بلکه رابطه نزدیکی با حالت های مختلف ارتعاش دارد. به منظور بهبود راندمان تبدیل، هرچه ضریب جفت الکترومکانیکی بزرگتر باشد، بهتر است. این همچنین باعث کاهش تلفات انرژی در هنگام پردازش سیگنال می شود. به طور کلی، ضریب جفت الکترومکانیکی مواد سرامیکی پیزوالکتریک نسبتاً بزرگ است، بنابراین این کار برای سرامیک های پیزوالکتریک آسان است.

 

5. ثبات و تکرارپذیری بهتر

هنگامی که دستگاه به تولید انبوه می رسد، تفاوت عملکرد بین مواد مشابه یا مناطق محلی از همان دسته از مواد باید کم باشد تا دستگاه بتواند به درستی کار کند. این به دلیل قوام و تکرارپذیری بهتر مواد تک کریستالی پیزوالکتریک تأثیر کمی بر تک بلورهای پیزوالکتریک دارد، اما تأثیر آن بر مواد سرامیکی پیزوالکتریک بیشتر است. عوامل اصلی مؤثر بر پراکندگی مواد عبارتند از: پراکندگی مواد خام، انحراف وزنی مواد، کنترل دما و زمان پخت. هنگامی که انحراف ویژگی های کلیدی (مانند سرعت صوت) به 1٪ می رسد، در حال حاضر برای تولید انبوه تجهیزات غیرقابل قبول است، بنابراین دقیق تر است که کمتر از 0.1٪ باشد.