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如何確定壓電陶瓷材料是否適合超聲波設(shè)備?

2022-02-09 04:50:49

1、介電常數(shù)£應(yīng)適中。通常介電常數(shù)為10到1000。如果介電常數(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、通過加工,可獲得適合于制造叉指電極的良好表面。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)。它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。因此壓電陶瓷換能器除了過程處理之外,還必須通過選擇材料來確定。


4、機(jī)電耦合系數(shù)必須盡可能提高機(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。


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,即聲速。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)備無法正常工作。



壓電陶瓷換能器

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