Як визначити, чи підходить п'єзоелектричний керамічний матеріал для ультразвукового обладнання?

1. Діелектрична проникність повинна бути помірною

Зазвичай діелектрична проникність становить від 10 до 1000. Якщо діелектрична проникність занадто велика, це призведе до прямого зв’язку між міжпальцевими електродами; якщо діелектрична проникність занадто мала, імпеданс буде занадто великим, і його буде нелегко узгодити. З’єднання між ланцюгом і пристроєм. Серед однокомпонентної п’єзоелектричної кераміки, за винятком BaTiO3, який має діелектричну проникність 1700, система PbTiO3 і PbNb2O6 є невеликими, близько 200, і можуть добре використовуватися як п’єзоелектричні матеріали на поверхні ультразвукових перетворювачів. Діелектрична проникність інших бінарних і багатокомпонентних п’єзоелектричних керамічних матеріалів Ультразвуковий датчик діапазону становить 200-1000, що відповідає вимогам середньої діелектричної проникності.

 

 

2. За допомогою обробки можна отримати хорошу поверхню, придатну для виготовлення міжпальцевих електродів.

Монокристалічні матеріали дуже щільні, а поверхня ідеальна після подальшої обробки, такої як різання та полірування. П'єзоелектричні керамічні перетворювачі зазвичай виготовляються з порошкоподібних матеріалів різного складу. Після ряду обробок він спікається при високій температурі, тому його розмір зерна та розмір пор є основними показниками п’єзоелектричних керамічних матеріалів, які використовуються в ультразвукових пристроях з поверхневою хвилею. Він не тільки визначає гладкість матеріалу, але і визначає частоту роботи пристрою.

 

Робоча частота пристрою ультразвукової поверхневої хвилі залежить від ширини міжпальцевого стрижня міжпальцевого перетворювача, що вимагає, щоб розмір L поверхні ультразвукового приладу був принаймні меншим за ширину міжпальцевого перетворювача. Щоб зменшити відображення звукових хвиль, використовується підпальцевий перетворювач, тобто кожен палець має λ/8, а ширина кожного пальця становить лише 51 мкм. Щоб запобігти впливу пор і зерен матеріалу на металеві стрижні пальців, розмір пор і зерен повинен бути принаймні менше 3 мкм. Таким чином, щоб отримати хорошу поверхню, придатну для виготовлення міжштифтових електродів, кристалічні зерна та пори п’єзоелектричних керамічних матеріалів повинні бути якомога меншими.

 

3. Ослаблення ультразвукової поверхневої хвилі має бути невеликим

Ослаблення ультразвукової поверхні wПередача повітря  пов’язана з фізичними властивостями та станом поверхні п'єзоелектричний керамічний матеріал сам  . Якщо пори та зерна занадто великі, будуть викликані втрати на розсіювання, тоді як загасання також буде спричинено втратами на тертя під час вібрації між зернами. Тому, крім процесу обробки, він також повинен визначатися підбором матеріалів.

 

4. Коефіцієнт електромеханічного зчеплення має бути якомога вищим, щоб підвищити ефективність електромеханічного перетворення

Коефіцієнт електромеханічного зв’язку відображає ефективність перетворення між механічною енергією та електричною енергією п’єзоелектричних матеріалів. Це дуже важливий показник. Це не тільки тісно пов’язане з пружністю, діелектричними властивостями та п’єзоелектричними властивостями матеріалів, але також має тісний зв’язок з різними режимами вібрації. Щоб підвищити ефективність перетворення, чим більший коефіцієнт електромеханічного зчеплення, тим краще. Це також зменшує втрати енергії під час обробки сигналу. Як правило, електромеханічний коефіцієнт зв’язку п’єзоелектричних керамічних матеріалів відносно великий, тому це легко для п’єзоелектричної кераміки.

 

5. Краща послідовність і повторюваність

Коли пристрій виробляється масово, різниця в продуктивності між тим самим матеріалом або локальними ділянками тієї самої партії матеріалу має бути невеликою, щоб пристрій міг працювати належним чином. Це мало впливає на п’єзоелектричні монокристали через кращу консистенцію та повторюваність п’єзоелектричних монокристалів, але вплив більший на п’єзоелектричні керамічні матеріали. Основними факторами, що впливають на дисперсність матеріалів, є дисперсність сировини, відхилення ваги інгредієнтів, контроль температури та часу спікання. Коли відхилення ключових характеристик (наприклад, швидкості звуку) досягає 1%, це вже неприпустимо для серійного виробництва обладнання, тому жорсткіше бути менше 0,1%.