Feidhm Ceirmeacht Piezo Úsáidte le haghaidh tástála ultrasonaic neamh-millteach

Stair forbartha agus tréithe ultrafhuaime

Fuaime, mar bhrainse den fhisic, is eolaíocht í a dhéanann staidéar ar tharlú, iomadú, fáiltiú agus éifeachtaí tonnta fuaime. Roimh 1940, ní raibh ach ábhair piezoelectric aon-criostail, rud a rinne tonn ultrasonaic gan úsáid go forleathan. Sna 1970í, forbraíodh criadóireacht piezoelectric trédhearcach PLZT. Tá forbairt na n-ábhar piezoelectric tar éis forbairt an réimse ultrasonaic a chur chun cinn go mór.

Is é minicíocht iomlán na dtonnta fuaime ná 10-4 Hz go 1014 Hz. Go ginearálta, tugtar tonnta ultrasonaic ar thonnta fuaime le minicíocht 2 × 104 Hz go 2 × 109 Hz. Ultrafhuaim, mar chuid de thonnta fuaime, a leanann an dlí bunúsach iomadú tonnta fuaime, ach Tá roinnt gnéithe den scoth ag criostail diosca ceirmeacha piezo freisin: ① Tá treoshuíomh na dtonnta ultrafhuaime go maith: Tá an treo díreach céanna ag tonnta ultrasonaic le tonnta solais, agus is féidir iad a tharchur go treo trí dhearadh speisialta. Brath éifeachtach sa réad braite, dá airde an minicíocht ultrasonaic, is amhlaidh is fearr an treo; ② tá cumas treáite ultrasonaic láidir ann don chuid is mó de na meáin, tá cumas treáite láidir aige; ③ fuinneamh ultrasonaic ard: Tá minicíocht oibre braite ultrasonaic i bhfad níos airde ná minicíocht na dtonnta fuaime agus tá ardfhuinneamh aige; ④ Tá tonnfhaid gearra agus feiniméin díraonta beaga ag tonnta ultrasonaic: mar gheall ar a n-ardmhinicíocht agus a dtonnfhad gearr, is furasta teacht ar a machnamh de bharr lochtanna réad, mar sin is minic a úsáidtear iad chun lochtanna a bhrath. Is iad na tréithe seo a úsáideann ultrafhuaime go forleathan i dtástáil neamh-millteach.

Bunphrionsabail na tástála ultrasonaic

Iomadaíonn tonnta ultrasonaic i meáin éagsúla. Nuair a bhíonn an comhéadan ag teacht le chéile, déanfar machnamh, athraonta agus comhshó modh tonnta ar na tonnta ultrasonaic. Tarlaíonn machnaimh ag comhéadain ilchineálacha le impedances fuaimiúla éagsúla. Nuair a bhíonn tonnta ultrasonaic teagmhasach go hingearach ó mheán 1 go meán 2, is é an frithchaiteacht ag an gcomhéadan R. Dá mhéad an difríocht i impedance fuaimiúil idir an dá mheán, is amhlaidh is mó an frithchaitheamh tonnta ultrasonaic ag an gcomhéadan láidir. Dá mó an difríocht impedance fuaimiúil idir na inclusions sa Pzt ábhar piezoelectric ceirmeacha agus an tsubstráit, is mó an fhéidearthacht a bhrath.

Ábhar braite

Is féidir criadóireacht Piezo a bhraitear trí mhodh ultrasonaic a roinnt ina bhrath porosity agus a bhrath locht dromchla. Brath porosity ceirmeacha piezo Tá baint dhíreach ag an neart, modulus leaisteacha, agus dlús na criadóireachta piezo leis an porosity. Cinneann porosity roinnt comhpháirteanna piezo an féidir é a úsáid. Tá caidreamh áirithe ann freisin idir luas tarchurtha na dtonnta ultrasonaic agus porosity (nó dlús) i piezoceramics.which is féidir a fháil trí thomhas iarbhír, agus ansin is féidir porosity na criadóireachta piezo a fháil trí úsáid a bhaint as cothromóidí.

Laghdaítear na stomata go ellipsoids atá dírithe go randamach, a dháileadh go haonfhoirmeach i maitrís isotrópach. Úsáidtear an tsamhail ilchodach micrmheicniúil chun luas na fuaime a ríomh agus é a chur i gcomparáid leis na luachanna tomhais. Ríomhtar an porosity. Nuair a bhíonn dlús teoiriciúil na n-ábhar ceirmeach piezo ar eolas, is féidir an porosity a ríomh ón dlús mórchóir. Tá go leor modhanna ann chun dlús an chomhlachta a thomhas. Úsáidtear modh Archimedes go coitianta. Is féidir lochtanna inmheánacha criadóireacht piezo a bhrath freisin leis an modh braite lochtanna tumoideachais uisce. Nuair a aimsítear na lochtanna ag an modh braite locht ingearach tonn tumoideachais fadaimseartha uisce, is féidir cosán an bhíoma a léamh go díreach. Chun lochtanna beaga a bhrath, is féidir taiscéalaí minicíochta níos ísle a úsáid ina ionad sin.

 Brath lochtanna dromchla

Maidir le criadóireacht piezo, tá sé níos dóichí go ndéanfaidh lochtanna dromchla den chruth agus den mhéid céanna damáiste ná lochtanna inmheánacha, agus mar sin tá sé thar a bheith tábhachtach lochtanna dromchla a bhrath. De ghnáth is trí mhodh tonn dromchla tumoideachais uisce a aimsítear lochtanna dromchla criadóireacht piezo. Tá an tonn ultrasonaic (tonn fadaimseartha) teagmhasach obliquely ar dhromchla an ruda a thumadh san uisce. Nuair a bhíonn an uillinn teagmhais θc níos mó ná an dara uillinn chriticiúil θC, iomadaíonn na tonnta fuaime athraonta ar fad feadh dhromchla an phíosa oibre, agus cruthaítear cothromóid tonn dromchla: Cl 1-fhadfhad in uisce Treoluas fuaime; Cr2 —— Treoluas dromchla sonic an tumoideachais uisce sa phíosa oibre.

Tá tonnfhad tonn an dromchla níos giorra ná tonnfhad an tonn lomadh, agus tá an caolú níos mó ná an tonn lomadh freisin. Ag an am céanna, ní iomadaíonn sé ach feadh an dromchla. Nuair a bhuaileann sé le coirnéil nó imill ghéar, beidh macallaí láidir machnaimh ann. Dá mhéad cuaire, is ea is láidre an frithchaitheamh. Nuair a iomadaíonn an tonn dromchla tuilte ar dhromchla an bhloc tástála, is féidir le fuinneamh sceitheadh ​​isteach san uisce, agus mar sin tar éis ach cúpla milliméadar, laghdaítear airde tonn frithchaite an tonn dromchla faoi thuilte go mór. I bhfianaise shaintréithe aimplitiúid bheag an achair tarchurtha tonn frithchaite, tá an Ba chóir go mbeadh trasducer fáinne ceirmeach piezo chomh gar don locht agus is féidir. Chomh maith leis na modhanna thuas, is féidir modh trasducer leictreoid cíor, modh micreascóp ultrasonaic agus modh micreascóp ultrasonaic scanadh léasair a úsáid chun lochtanna dromchla ceirmeacha piezo nua-aimseartha a bhrath. Go dtí seo, níl go leor taighde ar bhrath locht ceirmeach ultrasonaic sa tSín nua-aimseartha, tá na sonraí carntha beag, agus níl aon bhlocanna tástála caighdeánacha ann le oibiachtúlacht láidir. Is iad na treoracha taighde is gá a neartú sa todhchaí ná forbairt agus cur i bhfeidhm modhanna braite lochtanna nua agus forbairt tóireadóirí ardfheidhmíochta. Ar ndóigh, le forbairt go mear na teicneolaíochta faisnéise, atá corpraithe ag teicneolaíocht ríomhaireachta, tá teicneolaíocht tástála neamh-millteach ultrasonaic nua-aimseartha ag forbairt freisin i dtreo íomhá próiseála comhartha digiteach agus cigireachta.