تست عملکرد مواد کامپوزیت پیزوالکتریک نوع 1 - 3

نوع L-3 آماده شده کامپوزیت سرامیک پیزوالکتریک با استفاده از تحلیلگر امپدانس/مواد RF Agllent E499lA تولید شده توسط Agilent آزمایش شد. در مقایسه با آنالایزرهای شبکه سنتی، تحلیلگر امپدانس فرکانس/مواد دارای محدوده اندازه گیری وسیعی است. محدوده فرکانس قابل اندازه گیری از 3 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتز است (دقت اندازه گیری 1 مگاهرتز است). امپدانس در مقایسه با تحلیلگر شبکه در 50 آزمایش می شود. دقت اندازه گیری، زمانی که مقدار امپدانس ماده آزمایشی از 50 منحرف می شود، زیاد است. دقت اندازه گیری بدتر خواهد بود. تحلیلگر امپدانس/مواد RF Agilent E499lA می تواند امپدانس دستگاه های غیر 50 را اندازه گیری کند.

از نتایج آزمایش می توان دریافت که فرکانس های تشدید سری و موازی از نوع l-3 سرامیک پیزوالکتریک دیسک Pzt 45.968 مگاهرتز و 60.253 مگاهرتز است. فرکانس مرکزی 53 مگاهرتز و ضریب همدوسی الکترومکانیکی k 0.6842 است. در مقایسه با سرامیک پیزوالکتریک تک فاز PZT-SH، ضریب همسانی الکترومکانیکی آن 33.3 درصد در مقایسه با فشار تک فاز افزایش یافته است. خواص پیزوالکتریک سرامیک های الکتریکی به طور قابل توجهی بهبود یافته است.

 با استفاده از PZT--SH مبدل پیزوالکتریک مواد پیزوالکتریک که پلاریزه شده اند، با استفاده از روش برش و پر کردن، ماده PZT در قطب خود قرار دارد. سطح مقطع ستون سرامیکی پیزوالکتریک مربع، عرض ستون 36.03 um و ضخامت d برابر با A است که پریود پیزوالکتریک در عرض3، a5 است. 24.14 م. در نهایت فاز سرامیکی پیزوالکتریک به دست آمد. گوش کسر حجمی ماده 84/35 درصد از مواد کامپوزیت پیزوالکتریک نوع l-3 است.

نوع 1-3 آماده شده اسکنر لوله پیزوالکتریک به آرامی با دمای آهسته و شرایط بدون خلاء جامد می شود، به طوری که به خوبی به فاز پیزوالکتریک متصل می شود. عملکرد کامپوزیت پیزوالکتریک نوع l-3 آماده شده توسط آنالایزر امپدانس/ماده RF Agilent E499lA مورد آزمایش قرار گرفت. فرکانس رزونانس سری و موازی کامپوزیت پیزوالکتریک به ترتیب 45.968 مگاهرتز و 60.253 مگاهرتز بود. فرکانس مرکزی fc حدود 53 مگاهرتز است و ضریب انطباق الکترومکانیکی k 0.6842 است. در مقایسه با سرامیک پیزوالکتریک تک فاز PZT--SH، ضریب انطباق الکترومکانیکی 33.3 درصد در مقایسه با فشار سرامیک پیزوالکتریک تک فاز افزایش یافته است. عملکرد الکتریکی به طور قابل توجهی بهبود یافته است.

در نهایت، WA اسمیت مدل مواد کامپوزیت 1-3 را ایجاد کرد، به این نتیجه رسیدیم که ضریب انطباق الکترومکانیکی حالت ضخامت مبدل اولتراسونیک پیزوالکتریک نوع 1-3 بین 30٪ و 80٪ از کسر حجمی فاز پیزوالکتریک است. روند تغییر کند است، و زمانی که کسر حجمی بین 60% و 80% تغییر می کند، ضریب همسانی الکترومکانیکی کامپوزیت پیزوالکتریک نوع l-3 تقریباً دو برابر سرامیک پیزوالکتریک تک فاز است. برای کامپوزیت های پیزوالکتریک نوع پلیمری یکسان، تا زمانی که کسر حجمی ماده پیزوالکتریک کاربردی به طور کلی PZT یکسان باشد، صرف نظر از نحوه چیدمان ستون ها در پلیمر، شکل مقطع ستون نسبتاً ثابت است. و ثابت دی الکتریک از عنصر سرامیکی پیزوالکتریک با افزایش کسر حجمی فاز سرامیکی پیزوالکتریک افزایش می‌یابد که به طور قابل توجهی به صورت خطی افزایش می‌یابد. از آنجایی که مواد سرامیکی پیزوالکتریک عموماً چگالی بالاتری نسبت به فاز غیر پیزوالکتریک (به طور کلی پلیمر) دارند.

چگالی مواد به گونه‌ای است که با افزایش کسر حجمی مواد پیزوالکتریک، نسبت مواد فاز غیرپیزوالکتریک در مواد کامپوزیت کوچک‌تر و کوچک‌تر می‌شود و در نتیجه ماده کامپوزیت پیزوالکتریک نوع l-3 تشکیل می‌شود. تراکم نیز به طور قابل توجهی افزایش خواهد یافت Trend; با افزایش کسر حجمی مواد فاز پیزوالکتریک، سرعت صوت نوع l-3 سنسور پیزوالکتریک آکوستیک پیزو نیز اساساً افزایش می یابد. با این حال، روند رشد آن اساسا به سه بخش تقسیم می شود که فشار با کسر حجمی کم کاهش می یابد. هنگامی که کسر حجمی ماده فاز الکتریکی افزایش می یابد، سرعت صوت به سرعت افزایش می یابد. هنگامی که کسر حجمی فاز پیزوالکتریک بین 30% و 80% است، سرعت صوت بطور قابل ملاحظه ای به صورت خطی افزایش می یابد. هنگامی که کسر حجمی از 80% فراتر رفت، روند رشد دوباره شروع به افزایش می کند.

علت این پدیده، با افزایش کسر حجمی است که باید از بارهای جرمی بزرگتر غلبه کرد. سرعت صوت نیز به تازگی شروع به افزایش می کند، اما در اثر عمل پلیمر، سپس شروع به ریزش کرده و در نهایت شروع به افزایش می کند. و تاثیر نسبت ابعاد فاز پیزوالکتریک و نسبت ابعاد بر روی ماده کامپوزیت کامپوزیت l-3 مورد بررسی قرار گرفته است. نسبت طول به عرض مقطع نوسانگر مبدل پیزوالکتریک از نوع l است، یعنی وقتی سطح مقطع مربع است، ثابت فشار هیدرواستاتیک و مقدار حساسیت فشار هیدرواستاتیک ایده آل هستند. به منظور اطمینان از حالت ارتعاش ضخامت خوب مواد کامپوزیت پیزوالکتریک نوع l-3، تداخل حالت ارتعاش (مانند حالت ارتعاش) به حالت لرزش ضخامت تا حد امکان سرکوب می شود تا از جهت دهی آن اطمینان حاصل شود. نسبت ابعاد آن باید کمتر از نوع l باشد.