पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक/पॉलीमर मिश्रित बेलनाकार ट्रांसड्यूसर की तैयारी (1)

ट्रांसड्यूसर सरणी सोनार प्रणाली में प्रमुख घटक हैं। यह एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत-ध्वनिक ऊर्जा के पारस्परिक रूपांतरण का एहसास कराता है। ट्रांसड्यूसर और ट्रांसड्यूसर ऐरे का प्रदर्शन मुख्य रूप से ट्रांसड्यूसिंग सामग्री के प्रदर्शन, संरचना और विनिर्माण प्रक्रिया पर निर्भर करता है। वर्तमान में, अधिकांश पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर जो ऊर्जा रूपांतरण सामग्री के रूप में लेड जिरकोनेट टाइटेनेट पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक (पीजेडटी) का उपयोग करते हैं, जिसमें उच्च इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक, कम नुकसान, सुविधाजनक निर्माण और कम कीमत के फायदे हैं। हालाँकि, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की उच्च विशेषता प्रतिबाधा के कारण, जब भार पानी या जैविक ऊतक होता है, तो भार से मेल खाना आसान नहीं होता है, प्रतिबिंब हानि पीज़ो सिरेमिक रिंग बड़ी है, और इसका पार्श्व युग्मन मजबूत है। इंटरफ़ेस पर इसलिए, मोटाई कंपन ट्रांसड्यूसर को संकीर्ण आवृत्ति बैंड, उच्च क्यू मान, कम संवेदनशीलता और अन्य कमियों के साथ तैयार किया जाता है। 1-3 प्रकार की पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री में पॉलिमर चरण के कारण कम विशेषता प्रतिबाधा, क्यू मान, ढांकता हुआ स्थिरांक, पार्श्व इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक और उच्च मोटाई वाले इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक होते हैं। ऊर्जा बचत उपकरण के लिए आदर्श सामग्री। समान आकार 1-3 पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री और साधारण पीजेडटी डिस्क से बने पिस्टन ट्रांसड्यूसर के प्रदर्शन को मापा गया, और हवा और पानी में दो ट्रांसड्यूसर के प्रवेश वक्र और संचरण प्राप्त किए गए। यह वोल्टेज प्रतिक्रिया, संवेदनशीलता और प्रत्यक्षता प्लॉट प्राप्त करता है। और तुलनात्मक विश्लेषण के माध्यम से, यह निष्कर्ष निकाला गया है कि 1-3 प्रकार के पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री ट्रांसड्यूसर में सामान्य पीजेडटी पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की तुलना में ट्रांसमिशन और रिसेप्शन प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है। बेहतर 1-3 (1-3-2) पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट 1-3 की उत्कृष्ट इलेक्ट्रो-ध्वनिक विशेषताओं को बरकरार रखता है। PZT5 पीजो सिरेमिक मिश्रित, और इसमें अच्छा तापमान और दबाव स्थिरता है, जो पानी के नीचे ध्वनिकी ट्रांसड्यूसर तैयार करने के लिए बहुत उपयुक्त है। यह पेपर एक बेलनाकार पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर को डिजाइन और निर्माण करने के लिए 1-2-3 पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री का उपयोग करता है, और इसके प्रवेश को मापता है, वोल्टेज प्रतिक्रिया संचारित करता है, संवेदनशीलता और प्रत्यक्षता प्राप्त करता है।

पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट की संरचना और तैयारी

पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री सिरेमिक ध्रुवीकरण दिशा के साथ श्रृंखला में जुड़े 1-3 पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री और पीजो सिरेमिक सब्सट्रेट्स से बनी होती है। इस संरचना में ध्रुवीकरण दिशा के समानांतर और लंबवत कठोर पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक समर्थन है, जो 1-3 प्रकार की मिश्रित सामग्री से अधिक स्थिर है। यह न केवल 1-3 पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्रियों के सभी फायदे बरकरार रखता है, बल्कि उच्च तापमान पर विकृत करना आसान नहीं है, और इसमें बेहतर गर्मी प्रतिरोध और बाहरी प्रभाव का प्रतिरोध है। पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री कटिंग-फिलिंग प्रक्रिया द्वारा तैयार की जाती है। पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक चीनी विज्ञान अकादमी के ध्वनिकी संस्थान द्वारा निर्मित PZT-5A का उपयोग करता है। जब यह फैक्ट्री से बाहर निकला तो इसका ध्रुवीकरण हो गया। एक स्वचालित कटिंग मशीन का उपयोग पीजो सिरेमिक के ध्रुवीकरण अक्ष के लंबवत सतह को दो दिशाओं में काटने के लिए किया जाता है जो एक दूसरे के लंबवत होते हैं, सिरेमिक कंकाल बनाने के लिए सब्सट्रेट की एक निश्चित मोटाई बनाए रखते हैं। उचित मात्रा में इलाज करने वाले एजेंट के साथ एक पॉलिमर को सिरेमिक ढांचे में डाला जाता है (यानी, वूशी राल फैक्ट्री द्वारा उत्पादित एपॉक्सी राल WRS618), और फिर वैक्यूम इजेक्टर बबल को खाली कर दिया जाता है और एक समग्र सामग्री बनाने के लिए कमरे के तापमान पर ठीक किया जाता है, जिसे रिक्त स्थान को आकार देने के लिए जमीन या काटा जाता है। एक मिश्रित सामग्री का नमूना बनाया गया था, और अंत में, नमूने की सतह को एक उच्च वैक्यूम मैग्नेट्रोन स्पटरिंग उपकरण का उपयोग करके एक इलेक्ट्रोड से कवर किया गया था। उपरोक्त प्रक्रिया का उपयोग करके, 40 मिमी * 40 मिमी * 10 मिमी के 1-3-2 पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक / पॉलिमर मिश्रित शीट के दो टुकड़े तैयार किए गए। सिरेमिक खंभों की चौड़ाई और खंभों के बीच एपॉक्सी राल की चौड़ाई क्रमशः 0.9 और 0.45 मिमी है, और मोटाई पीजोइलेक्ट्रिक सिलेंडर ट्रांसड्यूसर
 1 मिमी है। मिश्रित सामग्री की मोटाई की दिशा के साथ, मिश्रित सामग्री के दो टुकड़ों को 10 मिमी की लंबाई, 6.5 की चौड़ाई और 10 मिमी की मोटाई के साथ 24 मिश्रित सामग्री वेफर्स में काटा गया था। प्रत्येक पीजोइलेक्ट्रिक वेफर का अनुनाद प्रदर्शन मापा गया, और उनमें से 18 को दो प्रतिस्थापन वेफर्स बनाने के लिए चुना गया। ट्रांसड्यूसर के प्रत्येक तत्व के प्रदर्शन माप परिणाम, प्रत्येक पीजो तत्व की प्रदर्शन स्थिरता अच्छी है, और इसकी अनुनाद आवृत्ति लगभग समान है। यह आंकड़ा सरणी तत्वों में से एक के प्रवेश माप वक्र को दर्शाता है, जहां सरणी तत्व इसके समान हैं। 

पीजोइलेक्ट्रिक बेलनाकार ट्रांसड्यूसर की संरचना और विनिर्माण प्रक्रिया

3.1 ट्रांसड्यूसर संरचना

बेलनाकार ट्रांसड्यूसर का उत्पादन करने के लिए एक गोलाकार सरणी बनाने के लिए 1-3-2 पीज़ोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्रियों की बहुलता को परिधि के साथ समान रूप से व्यवस्थित किया जाता है। ट्रांसड्यूसर की संरचना छवि में दिखाई गई है। वर्तमान में, इस संरचना का कोई ट्रांसड्यूसर नहीं मिला है। संबंधित शोध रिपोर्टें हैं।

मिश्रित बेलनाकार पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर एक मिश्रित तत्व, एक कॉपर बैकिंग, एक ब्रैकेट और एक कवर प्लेट से बना होता है। अठारह समग्र पीजेडटी सामग्री तत्व परिधि के साथ अंगूठी के आकार के तांबे के बैकिंग के खांचे में समान रूप से व्यवस्थित होते हैं, और मिश्रित सामग्री तत्वों की निचली सतह एक प्रवाहकीय चिपकने वाले के साथ तांबे के समर्थन से चिपकी होती है। इस तरह, कॉपर बैकिंग न केवल सरणी तत्वों का पता लगा सकती है, बल्कि कंपन विस्थापन को भी बढ़ा सकती है। प्रवाहकीय चिपकने वाले बंधन के उपयोग के कारण, समग्र तत्व का निचला इलेक्ट्रोड बैकिंग से जुड़ा होता है, जो इलेक्ट्रोड लीड प्रक्रिया को सरल बनाता है। इस तरह, निचली इलेक्ट्रोड लीड (सिग्नल लाइन) को कॉपर ट्यूब बैकिंग की आंतरिक साइड की दीवार से बाहर निकाला जा सकता है और शाफ्ट केबल के उसी सिग्नल केबल से जोड़ा जा सकता है। फिर, ब्रैकेट और अंतिम कवर को क्रमशः दो दिशाओं से तांबे के बैकिंग से जकड़ें और ठीक करें। बैकिंग, ब्रैकेट और अंतिम कवर को एक कठोर फोम वॉशर के साथ इंसुलेट किया जाता है, और फिर मिश्रित सामग्री पीजो तत्वों के बाहरी इलेक्ट्रोड को समाक्षीय केबल के परिरक्षित तार से जोड़ा जाता है, और एक वॉटरटाइट जोड़ या वॉटरप्रूफ गोंद के साथ सील किया जाता है। अंत में, असेंबली को एक सांचे में रखा जाता है, और एक जलरोधी, ध्वनि-पारगम्य और सीलिंग परत बनाने के लिए लगभग 2 मिमी की मोटाई वाला एक पॉलीयुरेथेन डाला जाता है। उपरोक्त प्रक्रिया का उपयोग करके, दो समान बेलनाकार ट्रांसड्यूसर प्रयोगात्मक रूप से निर्मित किए गए थे, और असेंबली के बाद बेलनाकार ट्रांसड्यूसर के समग्र आयाम 70 मिमी × 15 मिमी थे।