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超声波换能器压电陶瓷材料的一般要求

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-03-11  作者:上荣超声波焊接  浏览次数:425
核心提示:随着信息技术的迅猛发展,超声波焊接设备的应用变得越来越广泛,同时声表面波器件用压电材料也得到长足地进展,到目前为止,超声波换能器用的压电材料包括压电单晶(如石英、铌酸锂、钽酸锂、锗酸铋等)、压电陶瓷(如锫钛酸铅陶瓷等)和压电薄膜(如氧化锌薄膜、氮化铝薄膜、铌酸锂薄膜、钽酸锂薄膜等)这三大类。虽然超声波换能器用压电材料种类很多,各有优缺点,但是这些压电材料要应用在超声波换能器中必须符合以下—些共同的条件:
     随着信息技术的迅猛发展,超声波焊接设备的应用变得越来越广泛,同时声表面波器件用压电材料也得到长足地进展,到目前为止,超声波换能器用的压电材料包括压电单晶(如石英、铌酸锂、钽酸锂、锗酸铋等)、压电陶瓷(如锫钛酸铅陶瓷等)和压电薄膜(如氧化锌薄膜、氮化铝薄膜、铌酸锂薄膜、钽酸锂薄膜等)这三大类。虽然超声波换能器用压电材料种类很多,各有优缺点,但是这些压电材料要应用在超声波换能器中必须符合以下—些共同的条件:

    (1)超声波换能器的制备过程中,一个重要的环节是在压电材料表面制作出良好的叉指换能器。而要得到良好的叉指换能器,首先要求压电材料具有良好的表面,表面粗糙度尽可能小,甚至达到纳米尺度。

    (2)为了提高超声波换能器的能量转换效率,要求超声波换能器用压电材料具有尽可能高的机电耦合系数,一般K2的值必须在0. 5%以上。

    (3)为了降低超声波换能器的插入损耗,要求超声波换能器用的压电材料具有较小的传播损耗,最好能在0. 2dB/λ以下。

    (4)为了获得性能稳定的超声波换能器,要求超声波换能器用的压电材料具有较小的温度系数,特别是对于窄带声表面波滤波器和谐振器。

    (5)由于超声波换能器都是批量生产,因此要求超声波换能器用的压电材料的重复性、一致性好,可靠性高,适于批量生产。

    (6)考虑超声波换能器要实现商业化,并且要胜过与其竞争的器件,就必须要求超声波换能器具有价格优势,这就要求超声波换能器用压电材料具有较低的成本。
 

    在实际应用过程中,除了考虑压电材料应该满足以上条件以外,还应该根据实际应用的要求来选择压电材料。例如,压电陶瓷材料价格低廉,适合制备中低频的超声波换能器;压电单晶材料性能稳定,适合制作一些温度稳定性高的超声波换能器;而压电薄膜材料多为多晶材料,具有各向异性,适合制作对传播方向没有特殊要求的超声波换能器。

 
 
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