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壓電陶瓷換能器的特性

2021-08-06 09:27:35

1、介電常數(shù)£應(yīng)適中。通常介電常數(shù)為10到1000。如果壓電陶瓷換能器介電常數(shù)太大,則將導(dǎo)致叉指電極之間直接耦合。如果介電常數(shù)太小,則阻抗將太大,并且不容易匹配。電路與設(shè)備之間的連接。在單組分壓電陶瓷中,除BaTiO3的介電常數(shù)為1700外,PbTiO3體系和PbNb2O6都較小,約為200,可以很好地用作高頻超聲表面波器件的壓電材料。其他二元和多組分壓電陶瓷材料的介電常數(shù)為200-1000,正好滿足中等介電常數(shù)的要求。


2、通過(guò)加工,可獲得適合于制造叉指電極的良好表面。通常單晶材料非常致密,并且在諸如切割和拋光的后續(xù)處理之后,表面是理想的。壓電陶瓷通常由具有不同成分的粉末材料制成。經(jīng)過(guò)一系列處理,在高溫下燒結(jié),因此其晶粒尺寸和孔徑是用于超聲波表面波裝置的壓電陶瓷材料的主要指標(biāo)。不僅決定了材料的光滑度,而且還決定了設(shè)備的工作頻率。


3、超聲波面波的傳輸衰減應(yīng)小。超聲波表面波傳輸?shù)乃p,與壓電陶瓷材料本身的物理特性和表面狀態(tài)有關(guān)。如果孔和晶粒太大,則將引起散射損耗,同時(shí),晶粒之間振動(dòng)期間的摩擦損耗也將導(dǎo)致衰減。因此除了過(guò)程處理之外,還必須通過(guò)選擇材料來(lái)確定。


壓電陶瓷換能器


4、機(jī)電耦合系數(shù)必須盡可能高以提高機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。機(jī)電耦合系數(shù)反映了壓電材料的機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)換效率。這是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。它不僅與材料的彈性,介電性能和壓電性能密切相關(guān),而且與不同的振動(dòng)模式也有密切關(guān)系。為了提高轉(zhuǎn)換效率,機(jī)電耦合系數(shù)越大越好。這也可以減少信號(hào)處理期間的能量損失。通常壓電陶瓷材料的機(jī)電耦合系數(shù)相對(duì)較大,因此這對(duì)于壓電陶瓷而言是容易的。


5、溫度特性更好。為了確保裝置的穩(wěn)定性,材料的溫度特性應(yīng)良好,頻率老化率應(yīng)較小,尤其是聲表面波延遲的溫度系數(shù)應(yīng)盡可能小。這是因?yàn)橐坏┐_定了叉指的手指,操作頻率也就固定了,并且叉指的操作頻率和寬度的主要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是超聲波表面波延遲時(shí)間。因此一旦時(shí)間延遲改變,工作頻率就會(huì)改變,這將導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作。


6、一致性和重復(fù)性更好。批量生產(chǎn)該設(shè)備時(shí),相同材料或同一批次材料的局部區(qū)域之間的性能差異應(yīng)較小,以便設(shè)備可以正常工作。這對(duì)壓電單晶影響很小,因?yàn)閴弘妴尉Р牧系某矶群椭貜?fù)性較好,但是壓電陶瓷材料的影響更大。影響材料分散性的主要因素是原材料的分散性,成分的稱重偏差,燒結(jié)溫度和時(shí)間控制。當(dāng)關(guān)鍵特性的偏差(例如聲速)達(dá)到1%時(shí),對(duì)于設(shè)備的批量生產(chǎn)而言已經(jīng)是不可接受的,因此更嚴(yán)格的是小于0.1%。


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