Kako odrediti je li piezoelektrični keramički materijal prikladan za ultrazvučnu opremu?

1. Dielektrična konstanta treba biti umjerena

Obično je dielektrična konstanta 10 do 1000. Ako je dielektrična konstanta prevelika, uzrokovat će izravnu spregu između interdigitalnih elektroda; ako je dielektrična konstanta premala, impedancija će biti prevelika i neće ju biti lako uskladiti. Veza između kruga i uređaja. Među jednokomponentnom piezoelektričnom keramikom, osim BaTiO3, koji ima dielektričnu konstantu od 1700, sustav PbTiO3 i PbNb2O6 su mali, oko 200, i mogu se dobro koristiti kao piezoelektrični materijali na površini ultrazvučnih pretvornika. Dielektrična konstanta drugih binarnih i višekomponentnih piezoelektričnih keramičkih materijala ultrazvučni raspon sonde je 200-1000, što samo zadovoljava zahtjev srednje dielektrične konstante.

 

 

2. Preradom se može dobiti dobra površina pogodna za izradu interdigitalnih elektroda.

Materijali s monokristalima vrlo su gusti i površina je idealna nakon naknadne obrade poput rezanja i poliranja. piezoelektrični keramički pretvornici obično su izrađeni od praškastih materijala različitih sastava. Nakon niza tretmana, sinterira se na visokoj temperaturi, tako da su njegova veličina zrna i veličina pora glavni pokazatelji piezoelektričnih keramičkih materijala koji se koriste u uređajima s ultrazvučnim površinskim valovima. Ne samo da određuje glatkoću materijala, već također određuje radnu frekvenciju uređaja.

 

Radna frekvencija ultrazvučnog uređaja s površinskim valovima ovisi o širini interdigitalne šipke interdigitalnog pretvornika, što zahtijeva da L dimenzija površine ultrazvučnog instrumenta bude barem manja od širine interdigitalnog pretvornika. Kako bi se smanjila refleksija zvučnih valova, koristi se podprstni pretvarač, odnosno svaki prst je λ/8, a širina svakog prsta je samo 51um. Kako bi se spriječilo da pore i zrnca materijala utječu na metalne šipke prstiju, veličina pora i zrna mora biti najmanje manja od 3 μm. Stoga, kako bi se dobila dobra površina prikladna za izradu interdigitiranih elektroda, kristalna zrna i pore piezoelektričnih keramičkih materijala moraju biti što manji.

 

3. Prigušenje prijenosa ultrazvučnog površinskog vala mora biti malo

Prigušenje ultrazvučne površine wPrijenos  je povezan s fizičkim svojstvima i stanjem površine piezoelektrični keramički materijal sam  . Ako su pore i zrna preveliki, doći će do gubitaka zbog raspršenja, dok će slabljenje također biti uzrokovano gubicima uslijed trenja tijekom vibracija između zrna. Stoga se osim procesne obrade mora odrediti i izborom materijala.

 

4. Koeficijent elektromehaničke sprege mora biti što veći kako bi se poboljšala učinkovitost elektromehaničke pretvorbe

Koeficijent elektromehaničke sprege odražava učinkovitost pretvorbe između mehaničke energije i električne energije piezoelektričnih materijala. Ovo je vrlo važan pokazatelj. Ne samo da je usko povezan s elastičnošću, dielektričnim svojstvima i piezoelektričnim svojstvima materijala, već je također u bliskoj vezi s različitim načinima vibracija. Kako bi se poboljšala učinkovitost pretvorbe, što je veći koeficijent elektromehaničke sprege, to bolje. Ovo također smanjuje gubitke energije tijekom obrade signala. Općenito, koeficijent elektromehaničke sprege piezoelektričnih keramičkih materijala je relativno velik, tako da je to lako za piezoelektričnu keramiku.

 

5. Bolja dosljednost i ponovljivost

Kada se uređaj proizvodi masovno, razlika u izvedbi između istog materijala ili lokalnih područja iste serije materijala trebala bi biti mala kako bi uređaj mogao ispravno raditi. To ima mali učinak na piezoelektrične monokristale zbog bolje konzistencije i ponovljivosti piezoelektričnih monokristalnih materijala, ali utjecaj je veći na piezoelektrične keramičke materijale. Glavni čimbenici koji utječu na disperziju materijala su disperzija sirovina, odstupanje vaganja sastojaka, kontrola temperature i vremena sinteriranja. Kada odstupanje ključnih karakteristika (kao što je brzina zvuka) dosegne 1%, to je već neprihvatljivo za masovnu proizvodnju opreme, stoga je strože da bude manje od 0,1%.