Hur avgör man om det piezoelektriska keramiska materialet är lämpligt för ultraljudsutrustning?

1. Dielektricitetskonstanten bör vara måttlig

Vanligtvis är dielektricitetskonstanten 10 till 1000. Om dielektricitetskonstanten är för stor kommer det att orsaka direkt koppling mellan de interdigitala elektroderna; om dielektricitetskonstanten är för liten blir impedansen för stor och det blir inte lätt att matcha. En anslutning mellan en krets och en enhet. Bland de enkomponents piezoelektriska keramerna, förutom BaTiO3, som har en dielektricitetskonstant på 1700, är ​​PbTiO3-systemet och PbNb2O6 båda små, cirka 200, och kan väl användas som piezoelektriska material på ytan av ultraljudsgivare. Dielektricitetskonstanten för andra binära och flerkomponents piezoelektriska keramiska material ultraljudsområdesgivaren är 200-1000, vilket bara uppfyller kravet på medium dielektrisk konstant.

 

 

2. Genom bearbetning kan en bra yta lämplig för tillverkning av interdigitala elektroder erhållas.

Enkristallmaterial är mycket täta och ytan är idealisk efter efterföljande bearbetning såsom skärning och polering. piezoelektriska keramiska givare är vanligtvis gjorda av pulvermaterial med olika sammansättning. Efter en serie behandlingar sintras den vid hög temperatur, så dess kornstorlek och porstorlek är huvudindikatorerna för piezoelektriska keramiska material som används i ytvågsenheter med ultraljud. Det bestämmer inte bara materialets jämnhet, utan bestämmer också enhetens driftsfrekvens.

 

Arbetsfrekvensen för ultraljudsytvågsanordningen beror på bredden på den interdigitala staven på den interdigitala givaren, vilket kräver att L-dimensionen på ytan på ultraljudsinstrumentet är åtminstone mindre än bredden på den interdigitala givaren. För att minska reflektionen av ljudvågor används en sub-fingergivare, det vill säga varje finger är λ/8, och bredden på varje finger är endast 51um. För att förhindra att materialets porer och korn påverkar metallfingerstavarna krävs att storleken på porerna och kornen är minst 3 μm. För att erhålla en bra yta som lämpar sig för framställning av sammanflätade elektroder krävs därför att kristallkornen och porerna i piezoelektriska keramiska material är så små som möjligt.

 

3. Transmissionsdämpningen av ultraljuds ytvåg bör vara liten

Dämpningen av ultraljudsytan wL  ave överföring är relaterad till de fysiska egenskaperna och yttillståndet hos piezoelektriskt keramiskt material själv  . Om porerna och kornen är för stora kommer spridningsförluster att induceras, medan dämpningen även orsakas av friktionsförluster vid vibrationer mellan korn. Därför måste den, förutom processbehandlingen, också bestämmas av valet av material.

 

4. Den elektromekaniska kopplingskoefficienten måste vara så hög som möjligt för att förbättra den elektromekaniska omvandlingseffektiviteten

Den elektromekaniska kopplingskoefficienten återspeglar omvandlingseffektiviteten mellan mekanisk energi och elektrisk energi hos piezoelektriska material. Detta är en mycket viktig indikator. Det är inte bara nära relaterat till materials elasticitet, dielektriska egenskaper och piezoelektriska egenskaper, utan har också ett nära samband med olika vibrationslägen. För att förbättra omvandlingseffektiviteten, ju högre den elektromekaniska kopplingskoefficienten är, desto bättre. Detta minskar också energiförlusterna under signalbehandling. I allmänhet är den elektromekaniska kopplingskoefficienten för piezoelektriska keramiska material relativt stor, så detta är lätt för piezoelektrisk keramik.

 

5. Bättre konsekvens och repeterbarhet

När enheten är masstillverkad bör prestandaskillnaden mellan samma material eller lokala områden av samma materialsats vara liten så att enheten kan fungera korrekt. Detta har liten effekt på piezoelektriska enkristaller på grund av den bättre konsistensen och repeterbarheten hos piezoelektriska enkristallmaterial, men inflytandet är större på piezoelektriska keramiska material. De viktigaste faktorerna som påverkar spridningen av material är spridningen av råvaror, vägningsavvikelsen för ingredienser, kontroll av sintringstemperatur och tid. När avvikelsen för nyckelegenskaper (som ljudets hastighet) når 1% är det redan oacceptabelt för massproduktion av utrustning, så det är strängare att vara mindre än 0,1%.