Cum să determinați dacă materialul ceramic piezoelectric este potrivit pentru echipamente cu ultrasunete?

1. Constanta dielectrică trebuie să fie moderată

De obicei, constanta dielectrică este de la 10 la 1000. Dacă constanta dielectrică este prea mare, va provoca cuplarea directă între electrozii interdigitali; dacă constanta dielectrică este prea mică, impedanța va fi prea mare și nu va fi ușor de potrivit. O conexiune între un circuit și un dispozitiv. Dintre ceramica piezoelectrică monocomponentă, cu excepția BaTiO3, care are o constantă dielectrică de 1700, sistemul PbTiO3 și PbNb2O6 sunt ambele mici, aproximativ 200 și pot fi bine folosite ca materiale piezoelectrice pe suprafața traductoarelor ultrasonice. Constanta dielectrică a altor materiale ceramice piezoelectrice binare și multicomponente Traductorul cu ultrasunete este 200-1000, ceea ce îndeplinește doar cerința de constantă dielectrică medie.

 

 

2. Prin prelucrare se poate obține o suprafață bună potrivită pentru realizarea electrozilor interdigitali.

Materialele monocristaline sunt foarte dense și suprafața este ideală după prelucrarea ulterioară, cum ar fi tăierea și lustruirea. traductoarele ceramice piezoelectrice sunt de obicei realizate din materiale pulverulente cu diferite compoziții. După o serie de tratamente, este sinterizat la temperatură ridicată, astfel încât dimensiunea granulelor și mărimea porilor sunt principalii indicatori ai materialelor ceramice piezoelectrice utilizate în dispozitivele cu unde de suprafață cu ultrasunete. Nu numai că determină netezimea materialului, dar determină și frecvența de funcționare a dispozitivului.

 

Frecvența de funcționare a dispozitivului cu undă de suprafață cu ultrasunete depinde de lățimea tijei interdigitale a traductorului interdigital, ceea ce necesită ca dimensiunea L a suprafeței instrumentului cu ultrasunete să fie cel puțin mai mică decât lățimea traductorului interdigital. Pentru a reduce reflexia undelor sonore, se folosește un traductor sub-deget, adică fiecare deget este λ/8, iar lățimea fiecărui deget este de numai 51um. Pentru a preveni ca porii și granulele materialului să afecteze tijele metalice ale degetelor, este necesar ca dimensiunea porilor și a granulelor să fie de cel puțin mai mică de 3 μm. Prin urmare, pentru a obține o suprafață bună adecvată pentru realizarea electrozilor interdigitați, granulele de cristal și porii materialelor ceramice piezoelectrice trebuie să fie cât mai mici posibil.

 

3. Atenuarea transmisiei undei de suprafață cu ultrasunete ar trebui să fie mică

Atenuarea suprafeței ultrasonice wTransmiterea  este legată de proprietățile fizice și de starea suprafeței material ceramic piezoelectric în  sine. Dacă porii și boabele sunt prea mari, vor fi induse pierderi prin împrăștiere, în timp ce atenuarea va fi cauzată și de pierderi prin frecare în timpul vibrației dintre boabe. Prin urmare, pe lângă tratarea procesului, acesta trebuie determinat și de selecția materialelor.

 

4. Coeficientul de cuplare electromecanic trebuie să fie cât mai mare posibil pentru a îmbunătăți eficiența conversiei electromecanice

Coeficientul de cuplare electromecanic reflectă eficiența conversiei dintre energia mecanică și energia electrică a materialelor piezoelectrice. Acesta este un indicator foarte important. Nu numai că este strâns legat de elasticitatea, proprietățile dielectrice și proprietățile piezoelectrice ale materialelor, dar are și o relație strânsă cu diferite moduri de vibrație. Pentru a îmbunătăți eficiența conversiei, cu cât coeficientul de cuplare electromecanic este mai mare, cu atât mai bine. Acest lucru reduce, de asemenea, pierderile de energie în timpul procesării semnalului. În general, coeficientul de cuplare electromecanic al materialelor ceramice piezoelectrice este relativ mare, astfel încât acest lucru este ușor pentru ceramica piezoelectrică.

 

5. O mai bună consistență și repetabilitate

Când dispozitivul este produs în serie, diferența de performanță între același material sau zonele locale ale aceluiași lot de material ar trebui să fie mică, astfel încât dispozitivul să poată funcționa corect. Acest lucru are un efect redus asupra monocristalelor piezoelectrice din cauza consistenței și repetabilității mai bune a materialelor piezoelectrice monocristale, dar influența este mai mare asupra materialelor ceramice piezoelectrice. Principalii factori care afectează dispersia materialelor sunt dispersia materiilor prime, abaterea cântăririi ingredientelor, controlul temperaturii și timpului de sinterizare. Când abaterea caracteristicilor cheie (cum ar fi viteza sunetului) atinge 1%, este deja inacceptabilă pentru producția de masă a echipamentelor, deci este mai strict să fie mai mică de 0,1%.