Piezoelektrisk keramisk mekanisk kvalitetsfaktor Qm och dess temperaturstabilitet

Den mekaniska kvalitetsfaktorn Qm-värdet karakteriserar energin som förbrukas av den piezoelektriska kroppen för att övervinna inre friktion under resonans. Den definieras som: Qm = 2π. Den mekaniska energin som lagras i vibratorn under resonans resonerar energin från vibratorns mekaniska förlust per vecka. Faktorn Qm-värdet återspeglar den mekaniska förlusten av det piezoelektriska materialet. Ju mindre mekanisk förlust, desto större Qm-värde. När Qm-värdet för materialet beräknas, används följande ungefärliga formel för det ekvivalenta kretsschemat för den piezoelektriska vibratorn:
Qm = 1/ 4π( C0 + C1) R1Δf ,

Där C0 är den statiska kapacitansen för piezokeramisk kristallkvartsstav , R1 är det ekvivalenta motståndet för vibratorresonansen, C1 är vibratorns dynamiska kapacitans, och Δf är skillnaden mellan vibratorns resonansfrekvens fr och antiresonansfrekvensen fa. Generellt används transmissionslinjemetoden. Δf, R1, etc. erhålls, och sedan beräknas Qm. Från den termodynamiska fria energifunktionen diskuteras den fysiska källan till Qm-värdet, och formeln härleds: och Q-1m-värdet verifieras experimentellt att vara proportionellt mot den dielektriska förlusten. Dessutom, i experimentet på basis av detta, uttrycks Qm-värdet kvantitativt som en funktion av rymdladdningsmängden och volymresistiviteten, och den empiriska formeln erhålls: Qm = (800 lgρ - 7 500) { ( Ps - Pi) / Ps - 0. 2} + 250. Där ρ resistation är saturiteten. polarisationsvärde, och Pi är polarisationsvärdet bestämt på hysteresloopen som erhålls omedelbart efter det att det alternerande elektriska fältet applicerats, (Ps - Pi) / Ps är ekvivalenten och mängden rymdladdning. När ( Ps - Pi) / Ps ≥0. 2 , ρ ≥109Ω·cm, är det i god överensstämmelse med experimentresultaten. Både teoretiskt och experimentellt har essensen och karaktäriseringen av Qm genomförts. Djupgående diskussion. Detta hjälper oss att ytterligare studera storleken på Qm och dess temperaturstabilitet.

Mätning för att förbättra Qm-värdet och temperaturstabiliteten

Dopingmodifiering
Förutom att ändra förhållandet mellan binära, ternära och kvartära system, Qm-värdet för PZT-material piezokeramisk skiva kan förbättras i viss utsträckning, och dopning i huvudkomponenten av materialet kan ytterligare förbättra materialegenskaperna, inklusive storleken och temperaturstabiliteten för Qm-värdet. I studien av de piezoelektriska egenskaperna hos hårda PZT-material genom mangandopning fann man att Mn kan justera Qm-värdet på grund av valensförändringen i Mn. Dessutom, i det kvartära systemet Pb ( Mg1/ 3Nb2/ 3) (Mn1/ 3Nb2/ 3) är TiZrO3 piezoelektriskt material dopat med en viss mängd CeO2, och den maximala relativa avvikelsen för Qm kan erhållas i intervallet -20-55 °C (relativt 20 °C) vid 25 Qm-värdet | δ(Qm) m | minskar från 42 % till 33 %; den maximala relativa offseten för en viss formulering är nästan oförändrad när Sr är dopad. Doping i Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3) O3-material Sn förbättrar lågtemperaturstabiliteten hos Qm. Det finns två argument för dopning som förklarar temperaturstabiliteten hos Qm. Det sägs att försämringen av de elektriska egenskaperna hos piezoelektriska material ofta beror på mikrosprickor inuti materialet. Orsakas av tillväxt. Efter dopningen för att komma in i kristallgittret genereras intern tryckspänning, vilket hämmar tillväxten av mikrosprickor till viss del. För att undvika ökningen av materialets resonansmotstånd och säkerställa temperaturstabiliteten på Qm. Ett annat sätt att säga att strukturen hos dopningsförändringsmaterialet inkluderar kornstorlek, korngränsvillkor, gitterkonstant, densitet, etc., vilket resulterar i makroskopiska fysikaliska egenskaper. därigenom förbättras temperaturvariationen av Qm-värdet. Vanligtvis tillsätter man hårda tillsatser som Eu, Yb, Al2O3, MgO, etc. för att öka Qm-värdet; medan du lägger till mjuka tillsatser som Nb2O5, La2O3, Ta2O5, etc., sänk Qm-värdet, och Qm-värdets temperaturstabilitet är bättre än hård dopning.

Processoptimering
Beredningsprocessen av piezokeramiska material, särskilt beredning, kalcinering, sintring och artificiell polarisering av pulver, påverkar direkt provernas densitet, kornstorlek och piezoelektriska egenskaper. För närvarande förbättras temperaturstabiliteten för Qm från beredningsprocessen. Det finns vissa svårigheter, men storleken på Qm justeras från beredningsprocessen. Många forskare har varit inblandade. Till exempel är Cr3 + jondopad Pb (Mn1/ 3Nb2 / 3) TiZrO3-keramik mycket känslig för sintringstemperatur. När sintringstemperaturen höjs härdas de piezoelektriska egenskaperna. Därför kan Qm-värdet styras flexibelt genom att ändra sintringstemperaturen. Kawasaki jämför dopningen med det konventionella pulverpreparatet genom termisk injektionsdopning. Det diskuteras att vissa föroreningsjoner såsom Fe3+ kommer att öka Qm-värdet genom den termiska injektionsmetoden, medan vissa joner såsom Cr3+ minskar Qm-värdet. Processen är optimerad för att förbereda det keramiska materialet med utmärkt prestanda, vilket är att justera Qm-värdet.

Teoretiskt studeras materialförhållandet och dopningsmodifieringen. I praktiken är förbättringen av processen att justera Qm-värdet för det piezoelektriska keramiska materialet och förbättra temperaturstabiliteten, så att det piezoelektriska keramiska materialet kan erhållas mer allmänt. En effektiv appliceringsmetod.