Kuinka määrittää, sopiiko pietsosähköinen keraaminen materiaali ultraäänilaitteille?

1. Dielektrisyysvakion tulee olla kohtalainen

Yleensä dielektrisyysvakio on 10 - 1000. Jos dielektrisyysvakio on liian suuri, se aiheuttaa suoran kytkennän digitaalisten elektrodien välille; jos dielektrisyysvakio on liian pieni, impedanssi on liian suuri ja sitä ei ole helppo sovittaa. Kytkentä piirin ja laitteen välillä. Yksikomponenttisista pietsosähköisistä keramiikasta lukuun ottamatta BaTiO3:a, jonka dielektrisyysvakio on 1700, PbTiO3-järjestelmä ja PbNb2O6 ovat molemmat pieniä, noin 200, ja niitä voidaan käyttää hyvin pietsosähköisinä materiaaleina ultraääniantureiden pinnalla. Muiden binääri- ja monikomponenttisten pietsosähköisten keraamisten materiaalien dielektrisyysvakio ultraäänialueanturi on 200-1000, mikä vain täyttää keskimääräisen dielektrisyysvakion vaatimuksen.

 

 

2. Käsittelyllä saadaan hyvä pinta, joka soveltuu interdigitaalisten elektrodien valmistukseen.

Yksikidemateriaalit ovat erittäin tiheitä ja pinta on ihanteellinen myöhemmän käsittelyn, kuten leikkauksen ja kiillotuksen, jälkeen. Pietsosähköiset keraamiset muuntimet valmistetaan yleensä jauhemaisista materiaaleista, joiden koostumus on erilainen. Käsittelysarjan jälkeen se sintrataan korkeassa lämpötilassa, joten sen raekoko ja huokoskoko ovat pääindikaattoreita pietsosähköisistä keraamisista materiaaleista, joita käytetään ultraäänipinta-aaltolaitteissa. Se ei vain määritä materiaalin sileyttä, vaan määrittää myös laitteen toimintataajuuden.

 

Ultraäänipinta-aaltolaitteen toimintataajuus riippuu interdigitaalisen anturin interdigitaalisen sauvan leveydestä, mikä edellyttää, että ultraääniinstrumentin pinnan L-mitta on vähintään pienempi kuin interdigitaalisen anturin leveys. Ääniaaltojen heijastuksen vähentämiseksi käytetään alisormianturia, eli jokainen sormi on λ/8 ja kunkin sormen leveys on vain 51um. Jotta materiaalin huokoset ja rakeet eivät vaikuttaisi metallisiin sormitankoihin, huokosten ja rakeiden koon on oltava vähintään 3 μm. Siksi, jotta saadaan hyvä pinta, joka soveltuu lomitettujen elektrodien valmistukseen, pietsosähköisten keraamisten materiaalien kiderakeiden ja huokosten on oltava mahdollisimman pieniä.

 

3. Ultraäänen pinta-aallon lähetysvaimennuksen tulee olla pieni

Ultraäänipinnan vaimennus wl  ave transmissio liittyy fysikaalisiin ominaisuuksiin ja pinnan tilaan pietsosähköinen keraaminen materiaali itse  . Jos huokoset ja rakeet ovat liian suuria, syntyy sirontahäviöitä, kun taas vaimennuksen aiheuttavat myös kitkahäviöt rakeiden välisen värähtelyn aikana. Siksi prosessikäsittelyn lisäksi se on määritettävä myös materiaalien valinnalla.

 

4. Sähkömekaanisen kytkentäkertoimen on oltava mahdollisimman korkea sähkömekaanisen muunnostehokkuuden parantamiseksi

Sähkömekaaninen kytkentäkerroin heijastaa pietsosähköisten materiaalien mekaanisen energian ja sähköenergian välistä muunnostehokkuutta. Tämä on erittäin tärkeä indikaattori. Se ei liity läheisesti vain materiaalien elastisuuteen, dielektrisiin ominaisuuksiin ja pietsosähköisiin ominaisuuksiin, vaan sillä on myös läheinen suhde erilaisiin värähtelymuotoihin. Muunnostehokkuuden parantamiseksi mitä suurempi sähkömekaaninen kytkentäkerroin on, sitä parempi. Tämä vähentää myös energiahäviöitä signaalinkäsittelyn aikana. Yleensä pietsosähköisten keraamisten materiaalien sähkömekaaninen kytkentäkerroin on suhteellisen suuri, joten tämä on helppoa pietsosähköiselle keramiikalle.

 

5. Parempi johdonmukaisuus ja toistettavuus

Kun laite on massatuotannossa, tehoeron saman materiaalin tai saman materiaalierän paikallisten alueiden välillä tulee olla pieni, jotta laite voi toimia kunnolla. Tällä on vain vähän vaikutusta pietsosähköisiin yksikiteisiin pietsosähköisten yksikidemateriaalien paremman koostumuksen ja toistettavuuden vuoksi, mutta vaikutus on suurempi pietsosähköisiin keraamisiin materiaaleihin. Pääasialliset materiaalien dispergointiin vaikuttavat tekijät ovat raaka-aineiden dispergointi, ainesosien painopoikkeama, sintrauslämpötilan ja -ajan hallinta. Kun keskeisten ominaisuuksien (kuten äänen nopeuden) poikkeama saavuttaa 1 %, se on jo mahdotonta hyväksyä laitteiden massatuotannossa, joten on tiukempaa olla alle 0,1 %.