Trasduchtóir sorcóireach ilchodach ceirmeach / polaiméire piezoelectric a ullmhú (1)

Is iad an t-eagar trasduchtóra na príomhchodanna sa chóras sonar. Is gléas é a thuigeann comhshó fuinnimh leictrea-fhuaimiúil. Braitheann feidhmíocht an trasducer agus an eagar trasducer go príomha ar fheidhmíocht, ar struchtúr agus ar phróiseas déantúsaíochta an ábhair aistrithe. Faoi láthair, tá an chuid is mó de na trasducers fuaimiúla faoi uisce a úsáideann criadóireacht piezoelectric titanate zirconate luaidhe (PZT) mar an t-ábhar comhshó fuinnimh, a bhfuil na buntáistí a bhaineann le comhéifeacht cúplála leictrimheicniúla ard, caillteanas íseal, monarú áisiúil, agus praghas íseal. Mar sin féin, mar gheall ar an impedance tréith ard de criadóireacht piezoelectric, nuair a bhíonn an t-ualach uisce nó fíochán bitheolaíoch, nach bhfuil sé éasca a mheaitseáil leis an ualach, an caillteanas machnaimh de Tá fáinne ceirmeach piezo ag an gcomhéadan mór, agus tá a chúpláil cliathánach láidir. Dá bhrí sin, ullmhaítear an trasducer tonnchrith tiús leis banna minicíochta caol, luach ard Q, íogaireacht íseal agus easnaimh eile. Tá impedance saintréithe íseal ag ábhair chomhchodacha piezoelectric 1-3, luach Q, tairiseach tréleictreach, comhéifeacht cúplála leictrimheicniúla cliathánach agus comhéifeacht cúplála leictrimheicniúla tiús ard mar gheall ar an gcéim polaiméire. Ábhar idéalach don fheiste coigilte fuinnimh. Rinneadh feidhmíocht trasducers loine den mhéid céanna 1-3 ábhar ilchodach piezoelectric agus gnáth-dioscaí PZT a thomhas, agus fuarthas cuair iontrála agus tarchur an dá thrasduchtóir san aer agus san uisce. Is freagra voltais é, faigh íogaireacht, agus ceapacha treoshuímh. Agus trí anailís chomparáideach, déantar an chonclúid go bhfuil feidhmíocht tarchurtha agus glactha feabhsaithe go mór ag an trasduchtóir ábhar ilchodach piezoelectric cineál 1-3 i gcomparáid le gnáth-trasduchtóirí piezoelectric PZT. Coinníonn an ilchodach piezoelectric feabhsaithe 1-3 (1-3-2) na tréithe leictrea-fhuaimiúla den scoth den 1-3 Comhdhéanta ceirmeach PZT5 piezo , agus tá cobhsaíocht mhaith teochta agus brú aige, atá an-oiriúnach chun trasducer fuaimiúil faoi uisce a ullmhú. Úsáideann an páipéar seo ábhar ilchodach piezoelectric 1-2-3 chun trasduchtóir fuaime sorcóireach faoi uisce a dhearadh agus a mhonarú, agus déanann sé a ligean isteach a thomhas, freagra voltais a tharchur, íogaireacht glactha agus treoshuíomh.

Struchtúr agus ullmhú comhchodanna piezoelectric

Tá ábhair chomhchodacha piezoelectric déanta as 1-3 ábhar ilchodach piezoelectric agus foshraitheanna ceirmeacha piezo ceangailte i sraith ar feadh an treo polaraithe ceirmeach. Tá tacaíocht dhian ceirmeach piezoelectric ag an struchtúr seo comhthreomhar agus ingearach leis an treo polaraithe, atá níos cobhsaí ná ábhair ilchodacha de chineál 1-3. Ní hamháin go gcoimeádann sé na buntáistí uile a bhaineann le 1-3 ábhar ilchodach piezoelectric, ach freisin nach bhfuil sé éasca a dhífhoirmiú ag teochtaí níos airde, agus tá friotaíocht teasa níos fearr agus friotaíocht tionchair sheachtraigh. Déantar an t-ábhar ilchodach piezoelectric a ullmhú trí phróiseas líonadh gearrtha. Úsáideann an ceirmeach piezoelectric PZT-5A arna dtáirgeadh ag Institiúid Acoustics Acadamh Eolaíochtaí na Síne. Tá sé polaraithe nuair a fhágann sé an mhonarcha. Úsáidtear meaisín gearrtha uathoibríoch chun an dromchla ingearach a ghearradh ar ais polaraithe na ceirmeach piezo i dhá threoir atá ingearach lena chéile, ag coinneáil tiús áirithe den tsubstráit chun cnámharlach ceirmeach a fhoirmiú. Déantar polaiméir le méid cuí gníomhaire curing a dhoirteadh isteach sa chreat ceirmeach (is é sin, an roisín epocsa WRS618 a tháirgtear ag Wuxi Roisín Factory), agus ansin déantar an mboilgeog ejector bhfolús a aslonnú agus a leigheas ag teocht an tseomra chun ábhar ilchodach a dhéanamh, atá talamh nó gearrtha chun an bán a mhúnlú. Cruthaíodh sampla ábhar ilchodach, agus ar deireadh, clúdaíodh dromchla an tsampla le leictreoid trí úsáid a bhaint as gaireas sputtering magnetron ardfholús. Ag baint úsáide as an bpróiseas thuas, ullmhaíodh dhá phíosa 1-3-2 bileog ilchodach ceirmeach / polaiméire piezoelectric de 40mm * 40mm * 10mm. Tá leithead na piléir ceirmeacha agus leithead an roisín eapocsa idir na piléir 0.9 agus 0.45 mm, faoi seach, agus tiús an Tá trasducer sorcóir piezoelectric
 1 mm. Chomh maith le treo tiús an ábhair ilchodach, gearradh dhá phíosa ábhar ilchodach i 24 sliseog ábhar ilchodach le fad 10 mm, leithead 6.5, agus tiús 10 mm. Tomhaiseadh feidhmíocht athshondais gach sliseog piezoelectric, agus roghnaíodh 18 acu chun dhá sliseog athsholáthair a dhéanamh. Tá torthaí tomhais feidhmíochta gach eilimint de na trasducers, comhsheasmhacht feidhmíochta gach eilimint piezo maith, agus tá a minicíocht athshondais beagnach mar an gcéanna. Taispeánann an figiúr cuar tomhais iontrála ceann de na heilimintí eagar, áit a bhfuil na heilimintí eagair go léir cosúil leis. 

Struchtúr agus próiseas monaraíochta trasduchtóra sorcóireach piezoelctric

3.1 Struchtúr Trasduchtaithe

Déantar iolrachas de 1-3-2 ábhar ilchodach piezoelectric a shocrú go haonfhoirmeach feadh an imlíne chun eagar ciorclach a fhoirmiú chun trasduchtóir sorcóireach a tháirgeadh. Taispeántar struchtúr an trasducer san íomhá. Faoi láthair, ní aimsítear aon trasducer den struchtúr seo. Tá tuarascálacha taighde gaolmhara ann.

Tá an trasducer piezoelectric sorcóireach ilchodach comhdhéanta d'eilimint ilchodach, tacaíocht copair, lúibín agus pláta clúdaigh. Tá ocht n-eilimint ábhar PZT ilchodach déag socraithe go cothrom i grooves an taca copair fáinne-chruthach feadh an imlíne, agus cloítear le dromchla bun na n-eilimintí ábhar ilchodacha leis an tacaíocht copair le greamachán seoltaí. Ar an mbealach seo, ní féidir leis an tacaíocht copair ní hamháin na heilimintí eagar a aimsiú, ach freisin an dí-áitiú creathadh a fheabhsú. Mar gheall ar úsáid nascáil ghreamaitheacha seoltaí, tá an leictreoid níos ísle den eilimint ilchodach ceangailte leis an gcúl, rud a shimplíonn an próiseas luaidhe leictreoid. Ar an mbealach seo, is féidir an luaidhe leictreoid níos ísle (líne comhartha) a threorú amach ó bhalla taobh istigh an fheadáin copair agus é a nascadh leis an gcábla comhartha céanna den chábla seafta. Ansin, déanann an lúibín agus an clúdach deiridh faoi seach an taca copair a chlampáil agus a shocrú ó dhá threoir. Tá an tacaíocht, an lúibín agus an clúdach deiridh inslithe le níocháin cúr docht, agus ansin tá leictreoidí seachtracha na n-eilimintí piezo ábhar ilchodacha ceangailte le sreang sciath an chábla comhaiseach, agus séalaithe le comhpháirteach uiscedhíonach nó gliú uiscedhíonach. Ar deireadh, cuirtear an tionól i múnla, agus déantar polúireatán le tiús de thart ar 2 mm a dhoirteadh chun ciseal uiscedhíonach, tréscaoilteach fuaime agus séalaithe a fhoirmiú. Trí úsáid a bhaint as an bpróiseas thuas, rinneadh dhá thrasduchtóir sorcóireach comhionann a mhonarú go turgnamhach, agus ba é 70 mm × 15 mm toisí foriomlána na dtrasduchtóirí sorcóireacha tar éis cóimeála.