Badania piezoelektrycznego materiału kompozytowego PZT

W praktycznych zastosowaniach materiały piezoelektryczne. Przetwornik piezoceramiczny musi mieć wysoki współczynnik spójności elektromechanicznej Kt, aby skutecznie przekształcać energię elektryczną i energię mechaniczną między sobą, jednocześnie konieczne jest maksymalne zwiększenie współczynnika dielektrycznego, aby otrzymać energię elektryczną. Transmisja jest bardziej wydajna; a straty dielektryczne wynoszą (tans <0,05), straty mechaniczne (możliwy jest port współczynnika jakości mechanicznej, aby zapewnić czułość przetwornika; ponadto, aby mieć pewność, że fala dźwiękowa emitowana przez przetwornik znajduje się na styku tkanki. Kiedy woda jest przesyłana i odbierana, energia jest lepiej łączona. Impedancja akustyczna musi być jak najbliżej impedancji akustycznej tkanki ludzkiej, aby interfejs fali dźwiękowej mógł lepiej radzić sobie z katastrofą energetyczną podczas przesyłania i odbioru.

Współczynnik koincydencji elektromechanicznej kierunku grubości ceramiki piezoelektrycznej Kt jest mały (od 0,4 do 0,5), stała dielektryczna zwiększa się w zakresie od 100 do 2400, strata dielektryczna tans wynosi <0,02, a współczynnik jakości mechanicznej Q wynosi od 10 do 1000, impedancja akustyczna z wynosi od 20 do 30 Mrayl, co utrudnia dopasowanie impedancji akustycznej. The piezoelektryczny czujnik drgań (difluorek polietylenu i jego polimer) ma niższą impedancję akustyczną, dzięki czemu dopasowanie impedancji akustycznej jest łatwiejsze. Materiały te mają niski współczynnik zaangażowania elektromechanicznego (kt <0,3) i wysoką stratność dielektryczną (a TANS 0,15), dzięki czemu piezoelektryczne przetworniki cienkowarstwowe mają niższą czułość. Piezoelektryczne materiały kompozytowe mają właściwości piezoelektrycznej ceramiki i polimerów, a współczynnik kohezji elektromechanicznej jest duży i może osiągnąć 0,6-0,75, wartość impedancji akustycznej może osiągnąć z<7.SMrayl i szeroki zakres stałe piezoelektryczne) oraz niskie straty dielektryczne i mechaniczne sprawiają, że nadaje się do wytwarzania szerokopasmowych przetworników ultradźwiękowych o wysokiej czułości.

W 1985 roku Wallace Ardensmith stworzył fizyczny model drgań grubości pracy czujnika piezoelektrycznego i teoretycznie podał parametry użytkowe kompozytów piezoelektrycznych z udziałem objętościowym ceramiki piezoelektrycznej. Zależność pomiędzy zmianami zachodzi w medycznym przetworniku ultradźwiękowym, materiały piezoelektryczne działają w trybie wibracji grubości. W tym momencie, gdy rozważa się tylko tryb drgań grubości, materiał kompozytowy można w przybliżeniu równoważnie uznać za materiał piezoelektryczny. Można uprościć i założyć jego właściwości.

(1) Pole elektryczne ma składową tylko w kierunku grubości, a zatem materiał dwufazowy ma składową tylko w osi Z.
(2) Naprężenie poprzeczne i odkształcenie materiału dwufazowego są równe.

Z mikrostruktury kompozytu widać, że okresowo rozmieszczone kolumny odbijają rozchodzące się fale, zwłaszcza gdy rozchodzą się fale dźwiękowe, które rezonują z kolumnami. W tym czasie fala Lamba i mikrostruktura zatrzymująca materiał kompozytowy utworzą rezonans, więc opis materiału kompozytowego jako ośrodka izotropowego nie jest zbyt dokładny. Aby zapewnić dokładność modelu WA Smitha w opisie kryształu dysków piezoelektrycznych typu l-3, należy zadbać o to, aby kompozyt piezoelektryczny typu l-3 można było uznać za ośrodek izotropowy, a kompozyt piezoelektryczny osiągał częstotliwość rezonansową. Gdy konieczne jest maksymalne tłumienie przestrzennego trybu drgań bocznych, istnieje tylko tryb drgań grubości. Ponadto warunki, w jakich piezoelektryczny materiał kompozytowy wibruje tylko w kierunku grubości.

Można zauważyć, że stała dielektryczna materiału kompozytowego l-3 zasadniczo rośnie wraz z ułamkiem objętościowym skanera z lampą piezoelektryczną. Ma liniowy trend wzrostu, a stała dielektryczna zmienia się wraz z fazą piezoelektryczną i nie ma na nią wpływu kształt przekroju poprzecznego pierścienia piezoelektrycznego. Oznacza to, że w tym samym ułamku objętościowym układ fazy piezoelektrycznej jest w fazie niepiezoelektrycznej, która jest zintegrowana z całym materiałem kompozytowym. Stała elektryczna nie ma wpływu.