如何确定压电陶瓷材料是否适合超声波设备？

2021-02-09 04:50:49

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1、介电常数￡应适中。通常介电常数为10到1000。如果介电常数太大，则将导致叉指电极之间直接耦合。如果介电常数太小，则阻抗将太大，并且不容易匹配。电路与设备之间的连接。在单组分压电陶瓷中，除BaTiO3的介电常数为1700外，PbTiO3体系和PbNb2O6都较小，约为200，可以很好地用作高频超声表面波器件的压电材料。其他二元和多组分压电陶瓷材料的介电常数为200-1000，正好满足中等介电常数的要求。

2、通过加工，可获得适合于制造叉指电极的良好表面。单晶材料非常致密，并且在诸如切割和抛光的后续处理之后，表面是理想的。压电陶瓷通常由具有不同成分的粉末材料制成。经过一系列处理，在高温下烧结，因此其晶粒尺寸和孔径，是用于超声波表面波装置的压电陶瓷材料的主要指标。它不仅决定了材料的光滑度，而且还决定了设备的工作频率。

3、超声波面波的传输衰减应小。超声波表面波传输的衰减，与压电陶瓷材料本身的物理特性，和表面状态有关。如果孔和晶粒太大，则将引起散射损耗，同时晶粒之间振动期间的摩擦损耗也将导致衰减。因此压电陶瓷换能器除了过程处理之外，还必须通过选择材料来确定。

4、机电耦合系数必须尽可能提高机电转换效率。机电耦合系数，反映了压电材料的机械能和电能之间的转换效率，这是一个非常重要的指标。它不仅与材料的弹性，介电性能和压电性能密切相关，而且与不同的振动模式也有密切关系。为了提高转换效率，机电耦合系数越大越好，这也可以减少信号处理期间的能量损失。

5、温度特性更好。为了确保装置的稳定性，材料的温度特性应良好，频率老化率应较小，尤其是声表面波延迟的温度系数应尽可能小。这是因为一旦确定了叉指的手指，操作频率也就固定了，并且叉指的操作频率和宽度的主要设计基础，是超声波表面波延迟时间，即声速。因此一旦时间延迟改变，工作频率就会改变，这将导致设备无法正常工作。

压电陶瓷换能器