Hoe bepaal je of het piëzo-elektrische keramische materiaal geschikt is voor ultrasone apparatuur?

1. De diëlektrische constante moet gematigd zijn

Gewoonlijk is de diëlektrische constante 10 tot 1000. Als de diëlektrische constante te groot is, zal dit een directe koppeling tussen de interdigitale elektroden veroorzaken; als de diëlektrische constante te klein is, zal de impedantie te groot zijn en zal deze niet gemakkelijk te evenaren zijn. Een verbinding tussen een circuit en een apparaat. Van de uit één component bestaande piëzo-elektrische keramieksoorten, met uitzondering van BaTiO3, dat een diëlektrische constante van 1700 heeft, zijn het PbTiO3-systeem en PbNb2O6 beide klein, ongeveer 200, en kunnen ze goed worden gebruikt als piëzo-elektrische materialen op het oppervlak van ultrasone transducers. De diëlektrische constante van andere binaire en meercomponenten piëzo-elektrische keramische materialen ultrasone bereiktransducer is 200-1000, wat net voldoet aan de eis van een gemiddelde diëlektrische constante.

 

 

2. Door verwerking kan een goed oppervlak worden verkregen dat geschikt is voor het maken van interdigitale elektroden.

Eénkristalmaterialen zijn zeer dicht en het oppervlak is ideaal na daaropvolgende bewerkingen zoals snijden en polijsten. piëzo-elektrische keramische transducers zijn meestal gemaakt van poedervormige materialen met verschillende samenstellingen. Na een reeks behandelingen wordt het bij hoge temperatuur gesinterd, dus de korrelgrootte en poriegrootte zijn de belangrijkste indicatoren voor piëzo-elektrische keramische materialen die worden gebruikt in ultrasone oppervlaktegolfapparaten. Het bepaalt niet alleen de gladheid van het materiaal, maar bepaalt ook de werkfrequentie van het apparaat.

 

De werkfrequentie van het ultrasone oppervlaktegolfapparaat hangt af van de breedte van de interdigitale staaf van de interdigitale transducer, wat vereist dat de L-afmeting van het oppervlak van het ultrasone instrument ten minste kleiner is dan de breedte van de interdigitale transducer. Om de reflectie van geluidsgolven te verminderen, wordt een subvingertransducer gebruikt, dat wil zeggen dat elke vinger λ/8 is en de breedte van elke vinger slechts 51 µm is. Om te voorkomen dat de poriën en korrels van het materiaal de metalen vingerstaven aantasten, moet de grootte van de poriën en korrels minimaal kleiner zijn dan 3 μm. Om een ​​goed oppervlak te verkrijgen dat geschikt is voor het maken van in elkaar grijpende elektroden, moeten de kristalkorrels en poriën van piëzo-elektrische keramische materialen daarom zo klein mogelijk zijn.

 

3. De transmissieverzwakking van ultrasone oppervlaktegolven moet klein zijn

De verzwakking van ultrasoon oppervlak wLuchttransmissie  houdt verband met de fysieke eigenschappen en de oppervlaktetoestand van het oppervlak piëzo-elektrisch keramisch materiaal zelf  . Als de poriën en korrels te groot zijn, zullen verstrooiingsverliezen worden veroorzaakt, terwijl verzwakking ook zal worden veroorzaakt door wrijvingsverliezen tijdens trillingen tussen korrels. Daarom moet deze naast de procesbehandeling ook worden bepaald door de materiaalkeuze.

 

4. De elektromechanische koppelingscoëfficiënt moet zo hoog mogelijk zijn om de elektromechanische conversie-efficiëntie te verbeteren

De elektromechanische koppelingscoëfficiënt weerspiegelt de conversie-efficiëntie tussen mechanische energie en elektrische energie van piëzo-elektrische materialen. Dit is een zeer belangrijke indicator. Het is niet alleen nauw verwant aan de elasticiteit, diëlektrische eigenschappen en piëzo-elektrische eigenschappen van materialen, maar heeft ook een nauwe relatie met verschillende trillingsmodi. Om de conversie-efficiëntie te verbeteren, geldt: hoe groter de elektromechanische koppelingscoëfficiënt, hoe beter. Dit vermindert ook energieverliezen tijdens de signaalverwerking. Over het algemeen is de elektromechanische koppelingscoëfficiënt van piëzo-elektrische keramische materialen relatief groot, dus dit is gemakkelijk voor piëzo-elektrische keramiek.

 

5. Betere consistentie en herhaalbaarheid

Wanneer het apparaat in massa wordt geproduceerd, moet het prestatieverschil tussen hetzelfde materiaal of lokale gebieden van dezelfde partij materiaal klein zijn, zodat het apparaat goed kan werken. Dit heeft weinig effect op piëzo-elektrische eenkristallen vanwege de betere consistentie en herhaalbaarheid van piëzo-elektrische eenkristalmaterialen, maar de invloed is groter op piëzo-elektrische keramische materialen. De belangrijkste factoren die de verspreiding van materialen beïnvloeden, zijn de verspreiding van grondstoffen, de weegafwijking van ingrediënten, de controle van de sintertemperatuur en -tijd. Wanneer de afwijking van belangrijke kenmerken (zoals de geluidssnelheid) 1% bereikt, is het al onaanvaardbaar voor de massaproductie van apparatuur, dus is het strenger om minder dan 0,1% te zijn.