Hvordan avgjøre om det piezoelektriske keramiske materialet er egnet for ultralydutstyr?

1. Dielektrisitetskonstanten bør være moderat

Vanligvis er dielektrisitetskonstanten 10 til 1000. Hvis dielektrisitetskonstanten er for stor, vil det forårsake direkte kobling mellom de interdigitale elektrodene; hvis dielektrisitetskonstanten er for liten, vil impedansen være for stor og det vil ikke være lett å matche. En forbindelse mellom en krets og en enhet. Blant de enkomponent piezoelektriske keramikkene, bortsett fra BaTiO3, som har en dielektrisk konstant på 1700, er PbTiO3-systemet og PbNb2O6 begge små, omtrent 200, og kan godt brukes som piezoelektriske materialer på overflaten av ultralydtransdusere. Dielektrisitetskonstanten til andre binære og multikomponent piezoelektriske keramiske materialer ultralydområdets transduser er 200-1000, som akkurat oppfyller kravet til middels dielektrisk konstant.

 

 

2. Gjennom bearbeiding kan man få en god overflate egnet for å lage interdigitale elektroder.

Enkeltkrystallmaterialer er svært tette og overflaten er ideell etter påfølgende bearbeiding som kutting og polering. piezoelektriske keramiske transdusere er vanligvis laget av pulveriserte materialer med forskjellige sammensetninger. Etter en rekke behandlinger sintres den ved høy temperatur, så kornstørrelsen og porestørrelsen er hovedindikatorene for piezoelektriske keramiske materialer som brukes i ultralyds overflatebølgeenheter. Det bestemmer ikke bare glattheten til materialet, men bestemmer også driftsfrekvensen til enheten.

 

Driftsfrekvensen til ultralydoverflatebølgeanordningen avhenger av bredden på den interdigitale stangen til den interdigitale transduseren, noe som krever at L-dimensjonen til overflaten til ultralydinstrumentet er minst mindre enn bredden på den interdigitale transduseren. For å redusere refleksjon av lydbølger, brukes en sub-finger-transduser, det vil si at hver finger er λ/8, og bredden på hver finger er bare 51um. For å hindre at porene og kornene i materialet påvirker metallfingerstavene, kreves det at størrelsen på porene og kornene er minst 3 μm. Derfor, for å oppnå en god overflate egnet for å lage interdigiterte elektroder, kreves det at krystallkornene og porene til piezoelektriske keramiske materialer er så små som mulig.

 

3. Transmisjonsdempningen av ultralyds overflatebølge bør være liten

Dempingen av ultralydoverflaten wL  ave overføring er relatert til de fysiske egenskapene og overflatetilstanden til piezoelektrisk keramisk materiale i  seg selv. Hvis porene og kornene er for store, vil det oppstå spredningstap, mens dempning også vil være forårsaket av friksjonstap ved vibrasjon mellom korn. Derfor, i tillegg til prosessbehandlingen, må den også bestemmes av valg av materialer.

 

4. Den elektromekaniske koblingskoeffisienten må være så høy som mulig for å forbedre den elektromekaniske konverteringseffektiviteten

Den elektromekaniske koblingskoeffisienten reflekterer konverteringseffektiviteten mellom mekanisk energi og elektrisk energi til piezoelektriske materialer. Dette er en veldig viktig indikator. Det er ikke bare nært knyttet til materialers elastisitet, dielektriske egenskaper og piezoelektriske egenskaper, men har også et nært forhold til forskjellige vibrasjonsmoduser. For å forbedre konverteringseffektiviteten, jo større den elektromekaniske koblingskoeffisienten er, jo bedre. Dette reduserer også energitap under signalbehandling. Generelt er den elektromekaniske koblingskoeffisienten til piezoelektriske keramiske materialer relativt stor, så dette er enkelt for piezoelektrisk keramikk.

 

5. Bedre konsistens og repeterbarhet

Når enheten er masseprodusert, bør ytelsesforskjellen mellom det samme materialet eller lokale områder av samme parti med materiale være liten slik at enheten kan fungere som den skal. Dette har liten effekt på piezoelektriske enkeltkrystaller på grunn av den bedre konsistensen og repeterbarheten til piezoelektriske enkeltkrystallmaterialer, men påvirkningen er større på piezoelektriske keramiske materialer. De viktigste faktorene som påvirker spredningen av materialer er spredningen av råvarer, veieavviket til ingredienser, kontroll av sintringstemperatur og tid. Når avviket til nøkkelegenskaper (som lydhastigheten) når 1%, er det allerede uakseptabelt for masseproduksjon av utstyr, så det er strengere å være mindre enn 0,1%.