where for PZT ceramics d33 ≈ 2 |d31

where for PZT ceramics d33 ≈ 2 |d31| and g33 ≈ 2|g31|. From this equation, the figure of
merit for dense PZT tends to zero. On the other hand in the porous piezoceramics a partial
decoupling of the piezoelectric response between the longitudinal and transversal direction
occurs. As a consequence, the more the porosity increases the more the |d31|value decreases
in respect to the d33 one. In this way, the electrical response is maximized along the most
useful direction (i.e. in the thickness, 33) and, at the same time, minimized in the other ones.
The figure of merit is in this way improved by more than three orders of magnitude,
decreasing the effect in the 31 direction while keeping constant the one in 33.
Acoustic impedance
The acoustic impedance (Za) of a material is a measure of the propagation of the acoustic
wave throughout the interfaces of different media. The wave transfer is maximized when
the two media have the same acoustic impedance. The higher is the difference of impedance
between the two media, the higher would be the acoustic wave’s fraction reflected at the
interface. In the case of a transducer, its efficiency is linked to the acoustic matching between
the piezoceramic (high Za ~ 30-33 [106 Kg / m2s]) and the investigated media (water,
biological tissues) to which is in contact (low Za ~ 1-1.5 [106 Kg / m2s]) (Bowen et al., 2004).
This large impedance difference leads to poor acoustic matching and low axial resolution.
This problem is generally overcome reducing the ceramic density. It has been shown
(Levassort et al., 2007) that the introduction of 40% vol of isotropic porosity into a
piezoceramic leads to a reduction of 60% the acoustic impedance thus dramatically
increasing the device efficiency.
Mechanical quality factor (Qm)
The increasing of mechanical losses (and the consequent reduction of the mechanical quality
factor) is another effect induced by the presence of porosity into a piezoceramic. This
property is useful to increase the transducers bandwidth, i.e. to reduce the electrical signal
losses in operating conditions.
4.3 Piezoelectric ceramics as ultrasonic transducers
Piezoceramics devices are widely used as ultrasonic transducers because they can generate
powerful ultrasonic waves useful for cleaning, drilling and welding, as well as to stimulate
chemical processes. Moreover, they act either as transmitters and receivers of ultrasonic
waves in medical diagnostic equipments and non-destructive material testing apparatus for
locating defects within a structure. Ultrasonic waves are mechanical vibrations that
propagate in a material as a consequence of a series of very small continuous displacements
of atoms and chain segments around their equilibrium positions. Displacements are induced
at neighbouring zones by the forces within a chain segment and between adjacent chain
segments, propagating in this way a stress-strain wave. Several kinds of ultrasonic waves
may propagate in solid materials: longitudinal waves, shear waves, Rayleigh waves (or
surface acoustic waves), Lamb waves (or plate waves). The most common method of
ultrasonic wave generation and detection uses longitudinal waves in which the
piezoceramic transducers are required to move like pistons at very high frequencies (from
20 kHz to hundreds of MHz) (Lionetto et al., 2004).
Recently the research interest in this field is focused on the development of suitable
transducers for the medical diagnosis.
www.intechopen.comPorous piezoelectric ceramics 119
used for the electromechanically inactive phase. A porous ceramic can be as well considered
a composite where the main phase is the active ceramic and the second phase is the porosity.
The development of such piezoelectric composites aims to combine the specific properties of
each single phase to maximize either the electromechanical and ultrasonic response of a
particular device. A single material, or a unique phase, cannot in fact satisfy the need of
maximize the piezoelectric response and at the same time minimize the material density to
acoustically match the transducer with the water or the media to which it is in contact.
In these cases, when two opposite requirements have to coexist, the production of a
composite is the only way to produce an efficient device (Akdogan et al., 2005).
4.2 Properties
Nowadays, many types of piezoelectric composites are used as active materials for
transducers. These composites are fabricated by incorporating different second phases, e.g.
dielectric ceramics (Jin et al., 2003), metals (Li et al., 2001), polymers (Klicker et al., 1981) or
pores (Li et al., 2003), to modulate the electrical properties. The porosity has several
advantages as non-piezoelectric second phase. Firstly, porous piezoelectric ceramics are
composed of ceramics only, thus there is no possibility of detrimental chemical reactions
between the piezoelectric ceramic and the second phase during production. Secondly, their
piezoelectric properties are easily tailored by changing the porosity level and the pore
morphology. Finally, they are cheaper to produce and lighter than other possible
piezoelectric composites (Jin et al., 2003; Li et al., 2001).
Since porous piezoelectric ceramics have lower acoustic impedances than dense ceramics,
they could be used to improve the mismatch of acoustic impedances at the interfaces of
medical ultrasonic imaging devices or underwater sonar detectors (Kumar et al., 2006).
Therefore, the electrical and acoustic properties of porous piezoelectric ceramics need to be
thoroughly evaluated in the light of either porosity level and pore morphology. Three are
the characteristics that a porous piezoceramic has to satisfy to be used for ultrasonic
applications:
1. high hydrostatic figure of merit;
2. acoustic impedance similar to the one of the investigated media;
3. low mechanical quality factor.
Hydrostatic figure of merit
The efficiency of a piezoceramic for ultrasonic applications and for hydrophone devices in
particular is measured by the hydrostatic figure of merit dhgh. In hydrostatic condition, the
transducer behaviour is proportional to this figure of merit through the equation:
dhgh = (d33 – 2 |d31|) · (g33 + 2|g31|) (1)
where for PZT ceramics d33 ≈ 2 |d31| and g33 ≈ 2|g31|. From this equation, the figure of
merit for dense PZT tends to zero. On the other hand in the porous piezoceramics a partial
decoupling of the piezoelectric response between the longitudinal and transversal direction
occurs. As a consequence, the more the porosity increases the more the |d31|value decreases
in respect to the d33 one. In this way, the electrical response is maximized along the most
useful direction (i.e. in the thickness, 33) and, at the same time, minimized in the other ones.
The figure of merit is in this way improved by more than three orders of magnitude,
decreasing the effect in the 31 direction while keeping constant the one in 33.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ที่สำหรับ≈ d33 เซรามิกส์ PZT 2 |d31| และ g33 ≈ 2|g31| จากสมการนี้ รูปร่างของบุญสำหรับ PZT ที่หนาแน่นมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ในทางกลับกันใน piezoceramics porous เป็นบางส่วนสัญญาณ decoupling ของการตอบสนองระหว่างทิศทางระยะยาว และ transversal piezoelectricเกิดขึ้น ผล ยิ่ง porosity ที่เพิ่มมากขึ้น |d31|value ลดกับ d33 หนึ่ง ด้วยวิธีนี้ การตอบสนองที่ไฟฟ้าถูกขยายตามมากสุดทิศทางที่เป็นประโยชน์ (เช่นในความหนา 33) และ พร้อม กัน ย่อในอื่น ๆรูปบุญเป็นวิธีนี้ปรับปรุง โดยมากกว่าสามอันดับของขนาดลดผลกระทบในทิศทางที่ 31 ขณะที่รักษาคงหนึ่งใน 33ระดับความต้านทานต้านทานระดับ(ดีลักซ์รวม) ของสินค้าเป็นหน่วยวัดที่เผยแพร่อคูสติกคลื่นทั่วอินเทอร์เฟซของสื่อต่าง ๆ การโอนย้ายคลื่นถูกขยายเมื่อสื่อสองต้านทานระดับเดียวกันได้ มีความแตกต่างของความต้านทานสูงระหว่างสื่อสอง สูงจะแสดงในส่วนของคลื่นอะคูสติกอินเตอร์เฟซ กำหนดพิกัด ประสิทธิภาพที่เชื่อมโยงกับระดับตรงระหว่างpiezoceramic (ดีลักซ์รวมสูง ~ 30-33 [106 กก. / m2s]) และสื่อ investigated (น้ำเนื้อเยื่อชีวภาพ) เพื่อที่จะติดต่อ (ต่ำซดีซา ~ 1-1.5 [106 กก. / m2s]) (เวน et al., 2004)ความแตกต่างของความต้านทานขนาดใหญ่นี้นำไปสู่ตรงระดับต่ำและความละเอียดต่ำที่แกนปัญหานี้โดยทั่วไปคือเอาชนะลดความหนาแน่นเซรามิก มีการแสดง(Levassort et al., 2007) ที่แนะนำ 40% vol ของ porosity isotropic เป็นการpiezoceramic นำไปลด 60% ความต้านทานระดับดังอย่างมากเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์สัดส่วนของเครื่องจักรกลคุณภาพ (Qm)เพิ่มขึ้นของความสูญเสียทางกล (และการลดทอดคุณภาพเครื่องจักรกลปัจจัย) เป็นลักษณะพิเศษอื่นที่เกิดจากของ porosity เป็นแบบ piezoceramic นี้คุณสมบัติที่มีประโยชน์ในการเพิ่มแบนด์วิดท์หัววัด เช่นเพื่อลดสัญญาณไฟฟ้าขาดทุนในการทำงานเงื่อนไข4.3 เซรามิกส์ piezoelectric เป็นหัววัดอัลตราโซนิกอุปกรณ์ Piezoceramics ใช้เป็นหัววัดอัลตราโซนิกเนื่องจากพวกเขาสามารถสร้างมีประสิทธิภาพอัลตราโซนิกคลื่นเช่นกัน มีประโยชน์สำหรับการทำความสะอาด การเจาะ และเชื่อมโลหะเพื่อกระตุ้นกระบวนการทางเคมี นอกจากนี้ พวกเขาทำ เป็นเครื่องส่งสัญญาณและผู้รับการอัลตราโซนิกในอุปกรณ์ทางการแพทย์วินิจฉัยและเครื่องมือสำหรับการทดสอบวัสดุแบบไม่ทำลายค้นหาข้อบกพร่องภายในโครงสร้าง คลื่นอัลตราโซนิกจะสั่นสะเทือนเครื่องจักรกลที่แพร่กระจายในวัสดุเป็นลำดับชุดของ displacements เล็ก ๆ อย่างต่อเนื่องของอะตอมและส่วนโซ่รอบตำแหน่งสมดุล Displacements จะเกิดในโซนประเทศโดยกองกำลังภาย ในเซกเมนต์โซ่ และโซ่ติดกันเซ็กเมนต์ กระจายคลื่นความเครียดต้องใช้วิธีนี้ หลายชนิดของคลื่นอัลตราโซนิกอาจแพร่กระจายในวัสดุของแข็ง: ระยะยาวคลื่น คลื่นแรงเฉือน คลื่นราคาย่อมเยา (หรือผิวคลื่นอะคูสติก), Lamb คลื่น (หรือคลื่นแผ่น) วิธีการพบมากที่สุดตรวจสอบและสร้างคลื่นอัลตราโซนิกใช้คลื่นระยะยาวซึ่งการจำเป็นต้องย้ายเช่นลูกสูบที่ความถี่สูงมาก (จากหัววัด piezoceramic20 เฮิร์ทซ์ถึง MHz) (Lionetto et al., 2004)เมื่อเร็ว ๆ นี้ งานวิจัยที่สนใจในฟิลด์นี้จะเน้นพัฒนาเหมาะสมหัววัดสำหรับการวินิจฉัยทางการแพทย์เครื่องเคลือบ piezoelectric www.intechopen.comPorous 119ใช้สำหรับขั้นตอนการใช้งาน electromechanically เซรามิก porous จะถือว่าดีเป็นส่วนประกอบซึ่งขั้นตอนหลักเป็นเซรามิกใช้งานอยู่และระยะที่สองเป็น porosity ที่การพัฒนาของคอมโพสิตเช่น piezoelectric สูงคุณสมบัติเฉพาะของแต่ละขั้นตอนเดียวให้ทั้งไฟฟ้า และอัลตราโซนิกตอบสนองของขยายตัวอุปกรณ์เฉพาะ วัสดุเดียว หรือเฟสไม่ซ้ำ ไม่จริงตอบสนองความต้องการของเพิ่มการตอบสนอง piezoelectric และในเวลาเดียวกันลดความหนาแน่นวัสดุที่acoustically ตรงพิกัด ด้วยน้ำหรือสื่อที่มีการติดต่อกันในกรณีเหล่านี้ เมื่อมีความต้องการตรงกันข้ามสองการเริ่ม การผลิตการคอมโพสิตเป็นวิธีเดียวในการผลิตอุปกรณ์มีประสิทธิภาพ (Akdogan et al., 2005)4.2 คุณสมบัติปัจจุบัน ใช้หลายชนิดของคอมโพสิต piezoelectric เป็นวัสดุใช้สำหรับหัววัด คอมโพสิตนี้ fabricated โดยเพจระยะที่สองแตกต่างกัน เช่นเซรามิกเป็นฉนวน (จิ้นและ al., 2003), โลหะ (Li et al., 2001), โพลิเมอร์ (Klicker et al., 1981) หรือpores (Li et al., 2003), การ modulate คุณสมบัติทางไฟฟ้า Porosity ที่มีหลายข้อดีเป็นขั้นตอนที่สองไม่ใช่ piezoelectric ประการแรก porous piezoelectric เคลือบอยู่ประกอบด้วยเครื่องเคลือบเท่านั้น มีจึงไม่อาจเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีอนุระหว่างเซรามิก piezoelectric และระยะที่สองในระหว่างการผลิต ประการที่สอง การคุณสมบัติของ piezoelectric เหมือน โดยการเปลี่ยนระดับ porosity และรูขุมขนแบบง่าย ๆ อยู่สัณฐานวิทยา ในที่สุด พวกเขาจะถูกกว่า การผลิตมีน้ำหนักเบาคอมโพสิต piezoelectric (จิ้นและ al., 2003 Li et al., 2001)เนื่องจากเซรามิกส์ piezoelectric porous มี impedances ระดับต่ำกว่าเครื่องเคลือบหนาแน่นสามารถใช้เพื่อปรับปรุงตรง impedances อะคูสติกที่อินเทอร์เฟสของอุปกรณ์ทางการแพทย์เกี่ยวกับภาพอัลตราโซนิกหรือเครื่องตรวจจับโซนาร์ใต้น้ำ (Kumar et al., 2006)ดังนั้น ต้องมีคุณสมบัติโปร่ง และไฟฟ้าของเซรามิกส์ piezoelectric porousประเมินอย่างละเอียดนี้ porosity ทั้งระดับ และสัณฐานวิทยารูขุมขน สามคือลักษณะที่พึงพอใจที่จะใช้สำหรับ porous piezoceramic อัลตราโซนิกโปรแกรมประยุกต์:รูปหยุดนิ่งดีบุญ2. ความต้านทานระดับคล้ายกับสื่อ investigated3. สัดส่วนของเครื่องจักรกลคุณภาพต่ำหยุดนิ่งรูปบุญประสิทธิภาพของ piezoceramic สำหรับโปรแกรมประยุกต์อัลตราโซนิก และอุปกรณ์ hydrophoneโดยเฉพาะวัด โดยภาพหยุดนิ่งของบุญ dhgh ในสภาพที่หยุดนิ่ง การพฤติกรรมพิกัดเป็นสัดส่วนกับรูปนี้บุญผ่านสมการ:dhgh = (d33 – 2 |d31|) · (g33 + 2|g31|) (1)ที่สำหรับ≈ d33 เซรามิกส์ PZT 2 |d31| และ g33 ≈ 2|g31| จากสมการนี้ รูปร่างของบุญสำหรับ PZT ที่หนาแน่นมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ในทางกลับกันใน piezoceramics porous เป็นบางส่วนสัญญาณ decoupling ของการตอบสนองระหว่างทิศทางระยะยาว และ transversal piezoelectricเกิดขึ้น ผล ยิ่ง porosity ที่เพิ่มมากขึ้น |d31|value ลดกับ d33 หนึ่ง ด้วยวิธีนี้ การตอบสนองที่ไฟฟ้าถูกขยายตามมากสุดทิศทางที่เป็นประโยชน์ (เช่นในความหนา 33) และ พร้อม กัน ย่อในอื่น ๆรูปบุญเป็นวิธีนี้ปรับปรุง โดยมากกว่าสามอันดับของขนาดลดผลกระทบในทิศทางที่ 31 ขณะที่รักษาคงหนึ่งใน 33

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ที่สำหรับ PZT เซรามิกส์ D33 ≈ 2 | D31 | และ g33 ≈ 2 | G31 | จากสมการนี้ร่างของ
บุญสำหรับ PZT หนาแน่นมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ในทางตรงกันข้ามใน piezoceramics รูพรุนบางส่วน
decoupling ของการตอบสนองระหว่าง piezoelectric ยาวและทิศทางขวาง
เกิดขึ้น เป็นผลมากขึ้นพรุนเพิ่มมากขึ้น | D31 | ค่าลดลง
ในส่วนที่เกี่ยวกับ D33 หนึ่ง ด้วยวิธีนี้การตอบสนองไฟฟ้าเป็น maximized พร้อมมากที่สุด
ในทิศทางที่เป็นประโยชน์ (เช่นความหนา, 33) และในเวลาเดียวกันลดลงในคนอื่น ๆ .
ร่างของบุญเป็นในทางที่ดีขึ้นมากกว่าสามคำสั่งของ ขนาด,
การลดผลกระทบในทิศทางที่ 31 ขณะที่การรักษาอย่างต่อเนื่องหนึ่งใน 33.
ความต้านทานอะคูสติก
สมรรถภาพอะคูสติก (ZA) ของวัสดุที่เป็นตัวชี้วัดของการขยายพันธุ์ของอะคูสติก
คลื่นตลอดทั้งอินเตอร์เฟซของสื่อที่แตกต่างกัน การโอนคลื่นเป็น maximized เมื่อ
ทั้งสองสื่อมีความต้านทานอะคูสติกเดียวกัน ที่สูงขึ้นคือความแตกต่างของความต้านทาน
ระหว่างสองสื่อที่สูงขึ้นจะเป็นส่วนคลื่นอะคูสติกของที่สะท้อนให้เห็นถึง
อินเตอร์เฟซ ในกรณีของการแปลงสัญญาณ, ประสิทธิภาพในการเชื่อมโยงกับการจับคู่ระหว่างอะคูสติก
piezoceramic (สูง Za ~ 30-33 [106 กิโลกรัม / M2S]) และสื่อการตรวจสอบ (น้ำ
เนื้อเยื่อชีวภาพ) ที่อยู่ในการติดต่อ (ต่ำ Za ~ 1-1.5 [106 กิโลกรัม / M2S]) (เวน et al., 2004).
นี้ความแตกต่างความต้านทานขนาดใหญ่นำไปสู่การจับคู่อะคูสติกที่ไม่ดีและความละเอียดในแนวแกนต่ำ.
ปัญหานี้โดยทั่วไปจะเอาชนะการลดความหนาแน่นของเซรามิก มันได้รับการแสดง
(Levassort et al., 2007) ว่าการแนะนำ 40% โดยปริมาตรรูพรุน isotropic เป็น
piezoceramic นำไปสู่การลด 60% ความต้านทานอะคูสติกอย่างมากจึง
เพิ่มประสิทธิภาพอุปกรณ์.
ปัจจัยคุณภาพวิศวกรรม (QM)
ที่เพิ่มขึ้น ของการสูญเสียทางกล (และลดผลเนื่องมาจากคุณภาพกล
ปัจจัย) เป็นผลกระทบอื่นที่เกิดจากการปรากฏตัวของรูพรุนเป็น piezoceramic ซึ่ง
คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ในการเพิ่มแบนด์วิดธ์ก้อนคือเพื่อลดสัญญาณไฟฟ้า
สูญเสียในสภาพการใช้งาน.
4.3 Piezoelectric เซรามิกเป็นก้อนล้ำ
อุปกรณ์ Piezoceramics ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางว่าเป็นก้อนล้ำเพราะพวกเขาสามารถสร้าง
คลื่นอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพที่มีประโยชน์สำหรับการทำความสะอาดการขุดเจาะและการเชื่อม รวมทั้งเพื่อกระตุ้นให้เกิด
กระบวนการทางเคมี นอกจากนี้พวกเขาทำหน้าที่ทั้งเป็นเครื่องส่งสัญญาณและเครื่องรับของล้ำ
คลื่นในอุปกรณ์การวินิจฉัยทางการแพทย์และเครื่องมือทดสอบวัสดุที่ไม่ทำลายสำหรับ
การตั้งข้อบกพร่องภายในโครงสร้าง คลื่นอัลตราโซนิกที่มีการสั่นสะเทือนทางกลที่
เผยแพร่ในวัสดุที่เป็นผลมาจากชุดของการเคลื่อนอย่างต่อเนื่องขนาดเล็กมาก
ของอะตอมและกลุ่มห่วงโซ่รอบตำแหน่งสมดุลของพวกเขา แทนที่ได้รับการเหนี่ยวนำให้เกิด
ในโซนใกล้เคียงโดยกองกำลังที่อยู่ในส่วนของห่วงโซ่และโซ่ระหว่างที่อยู่ติดกัน
ส่วนการขยายพันธุ์ในทางคลื่นความเครียดนี้ หลายชนิดของคลื่นอัลตราโซนิค
อาจเผยแพร่ในวัสดุที่เป็นของแข็ง: คลื่นตามยาวคลื่นเฉือนคลื่นเรย์ลี (หรือ
พื้นผิวคลื่นอะคูสติก), คลื่นแกะ (หรือคลื่นแผ่น) วิธีการที่พบมากที่สุดของ
ยุคคลื่นอัลตราโซนิกและการตรวจสอบใช้คลื่นตามยาวที่
ก้อน piezoceramic จะต้องย้ายเช่นลูกสูบที่มีความถี่สูงมาก (จาก
20 kHz ถึงหลายร้อย MHz) (Lionetto et al., 2004).
เมื่อเร็ว ๆ นี้งานวิจัยที่สนใจ ในเขตข้อมูลนี้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาที่เหมาะสม
ก้อนสำหรับการวินิจฉัยทางการแพทย์.
เซรามิก www.intechopen.comPorous piezoelectric 119
ใช้สำหรับขั้นตอนการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์เพื่อ เซรามิกที่มีรูพรุนได้รับการพิจารณาเช่นกัน
คอมโพสิตที่ขั้นตอนที่สำคัญคือการใช้งานเซรามิกและขั้นตอนที่สองคือความพรุน.
การพัฒนาของคอมโพสิต piezoelectric ดังกล่าวมีจุดมุ่งหมายที่จะรวมคุณสมบัติเฉพาะของ
แต่ละเฟสเดียวเพื่อเพิ่มการตอบสนองทั้งไฟฟ้าและอัลตราโซนิก ของ
อุปกรณ์เฉพาะ วัสดุเดียวหรือขั้นตอนที่ไม่ซ้ำกันไม่สามารถในความเป็นจริงตอบสนองความต้องการของ
เพิ่มการตอบสนอง piezoelectric และในเวลาเดียวกันลดความหนาแน่นของวัสดุที่จะ
เสียงตรงกับตัวแปลงสัญญาณที่มีน้ำหรือสื่อเพื่อที่จะอยู่ในการติดต่อ.
ในกรณีนี้ เมื่อสองความต้องการที่ตรงข้ามต้องอยู่ร่วมกัน, การผลิตของ
คอมโพสิตเป็นวิธีเดียวในการผลิตอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพ (Akdogan et al., 2005).
4.2 คุณสมบัติ
ปัจจุบันหลายประเภทคอมโพสิต piezoelectric จะถูกใช้เป็นวัสดุที่ใช้งานสำหรับ
ก้อน คอมโพสิตเหล่านี้จะถูกประดิษฐ์โดยใช้มาตรการขั้นตอนที่สองที่แตกต่างกันเช่น
เซรามิกอิเล็กทริก (จิน et al., 2003) โลหะ (Li et al., 2001), โพลิเมอร์ (Klicker et al., 1981) หรือ
รูขุมขน (Li et al., 2003 ) เพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้า พรุนมีหลาย
ข้อได้เปรียบที่เป็นขั้นตอนที่สองที่ไม่ piezoelectric ประการแรกเซรามิก piezoelectric รูพรุนจะ
ประกอบไปด้วยเซรามิกเท่านั้นจึงมีความเป็นไปได้ของการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่เป็นอันตรายไม่มี
ระหว่างเซรามิก piezoelectric และระยะที่สองในระหว่างการผลิต ประการที่สองของพวกเขา
คุณสมบัติ piezoelectric ได้รับการออกแบบได้อย่างง่ายดายโดยการเปลี่ยนระดับความพรุนและรูขุมขน
สัณฐานวิทยา ในที่สุดพวกเขามีราคาถูกกว่าการผลิตและเบากว่าอื่น ๆ ที่เป็นไปได้
คอมโพสิต piezoelectric (จินและคณะ, 2003;.. หลี่และคณะ, 2001).
ตั้งแต่เซรามิก piezoelectric รูพรุนมี impedances อะคูสติกต่ำกว่าเซรามิกหนาแน่น
พวกเขาสามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงการไม่ตรงกัน ของ impedances อะคูสติกที่อินเตอร์เฟซของ
อุปกรณ์การถ่ายภาพทางการแพทย์อัลตราโซนิกหรือเครื่องตรวจจับโซนาร์ใต้น้ำ (Kumar et al., 2006).
ดังนั้นคุณสมบัติทางไฟฟ้าและอะคูสติกของเซรามิก piezoelectric รูพรุนจะต้องมีการ
ประเมินอย่างละเอียดในแง่ของระดับความพรุนทั้งรูขุมขนและสัณฐานวิทยา . สามมี
ลักษณะที่ piezoceramic รูพรุนที่มีการตอบสนองที่จะใช้สำหรับอัลตราโซนิก
การใช้งาน:
1 รูป hydrostatic สูงของบุญ;
2 ความต้านทานอะคูสติกคล้ายกับหนึ่งในการตรวจสอบสื่อ;
3 ปัจจัยที่มีคุณภาพต่ำกล.
รูปที่หยุดนิ่งของบุญ
ประสิทธิภาพของ piezoceramic สำหรับการใช้อัลตราโซนิกและอุปกรณ์ไฮโดรโฟนใน
โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัดจากตัวเลขไฮโดรบุญ dhgh ในสภาพไฮโดรลิก,
พฤติกรรมการแปลงสัญญาณเป็นสัดส่วนกับร่างของบุญนี้ผ่านสมการ
dhgh = (D33 - 2 | D31 |) · (G33 + 2 | G31 |) (1)
สำหรับที่เซรามิก PZT D33 ≈ 2 | D31 | และ g33 ≈ 2 | G31 | จากสมการนี้ร่างของ
บุญสำหรับ PZT หนาแน่นมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ในทางตรงกันข้ามใน piezoceramics รูพรุนบางส่วน
decoupling ของการตอบสนองระหว่าง piezoelectric ยาวและทิศทางขวาง
เกิดขึ้น เป็นผลมากขึ้นพรุนเพิ่มมากขึ้น | D31 | ค่าลดลง
ในส่วนที่เกี่ยวกับ D33 หนึ่ง ด้วยวิธีนี้การตอบสนองไฟฟ้าเป็น maximized พร้อมมากที่สุด
ในทิศทางที่เป็นประโยชน์ (เช่นความหนา, 33) และในเวลาเดียวกันลดลงในคนอื่น ๆ .
ร่างของบุญเป็นในทางที่ดีขึ้นมากกว่าสามคำสั่งของ ขนาด,
การลดผลกระทบในทิศทางที่ 31 ขณะที่การรักษาอย่างต่อเนื่องหนึ่งใน 33

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ซึ่งสำหรับเซรามิกส์ที่เตรียม d33 ≈ 2 | และ d31 | g33 ≈ 2 | g31 | . จากสมการนี้ รูปของ
บุญให้หนาแน่นว่ามีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ บนมืออื่น ๆในรูพรุน piezoceramics บางส่วน
decoupling ของการตอบสนอง piezoelectric ตามยาวและขวางระหว่างทิศทาง
เกิดขึ้น อย่างไรก็ดี ยิ่งรูพรุนเพิ่มมากขึ้น | ค่า
d31 | ลดลงในส่วนของ d33 1ในวิธีนี้การตอบสนองทางไฟฟ้าเป็น maximized ตามทิศทางที่มีประโยชน์ที่สุด
( เช่นในความหนา , 33 ) และในเวลาเดียวกันลดในคนอื่น ๆ .
รูปบุญในทางที่ดีขึ้นโดยคำสั่งของขนาดมากกว่า 3
ลดผลกระทบใน 31 ทิศทาง ขณะที่การรักษา คงที่หนึ่งใน 33 .

แบบอะคูสติกความต้านทานของวัสดุอะคูสติก ( ซา ) เป็นวัดของการแพร่กระจายของคลื่นอะคูสติก
ตลอดอินเตอร์เฟซของสื่อที่แตกต่างกัน การโอนคลื่นเป็น maximized เมื่อ
สื่อ 2 มีอิมพีแดนซ์ของเสียเหมือนกัน ยิ่งมีความแตกต่างของค่า
ระหว่างสองสื่อ ยิ่งจะเป็นส่วนเสียงคลื่นสะท้อนที่
อินเตอร์เฟซ ในกรณีของเซอร์ประสิทธิภาพเกี่ยวข้องกับการจับคู่เสียงระหว่าง
piezoceramic ( ซาสูง ~ 30-33 [ 106 กก. / m2s ] ) และตรวจสอบสื่อ ( น้ำ
เนื้อเยื่อ ) ซึ่งมีการติดต่อน้อย ( Za ~ 1-1.5 [ 106 กก. / m2s ] ) ( เวน et al . , 2004 ) .
นี้มีขนาดใหญ่ ค่าความแตกต่างนำไปสู่การจับคู่และความละเอียดจนเสียงแกนน้อย ปัญหานี้มักเอาชนะ
ลดความหนาแน่นเซรามิคมันได้รับการแสดง
( levassort et al . , 2007 ) ว่า เบื้องต้น 40 % Vol ของความพรุนในตัว
piezoceramic นำไปสู่การลด 60 % ค่าอะคูสติกจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก

อุปกรณ์ประสิทธิภาพ ปัจจัยทางคุณภาพ ( QM )
เพิ่มการสูญเสียเชิงกล ( และลดผลของ
คุณภาพเครื่องกลเป็นอีกหนึ่งปัจจัย ) ผลที่เกิดจากการปรากฏตัวของรูพรุนใน piezoceramic . คุณสมบัตินี้เป็นประโยชน์เพิ่ม
transducers แบนด์วิดธ์ คือ ลดการสูญเสียในสภาวะไฟฟ้าสัญญาณ
.
4.3 piezoelectric เซรามิกเป็น ultrasonic transducers
piezoceramics อุปกรณ์อย่างแพร่หลายเพราะพวกเขาสามารถสร้าง
transducers อัลตราโซนิกคลื่นเหนือเสียงที่มีประสิทธิภาพที่เป็นประโยชน์สำหรับการทำความสะอาด เจาะ และเชื่อมโลหะ รวมทั้งเพื่อกระตุ้น
กระบวนการทางเคมี นอกจากนี้ จะทำหน้าที่เป็นเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับคลื่นอัลตราโซนิค
ในอุปกรณ์การวินิจฉัยและอุปกรณ์ทางการแพทย์การทดสอบวัสดุแบบไม่ทำลายสำหรับ
ซึมข้อบกพร่องภายในโครงสร้าง คลื่นอัลตราโซนิกมีการสั่นสะเทือนเชิงกลที่
เผยแพร่ในวัสดุเป็นผลของชุดของขนาดเล็กมากสูงสุดอย่างต่อเนื่อง
อะตอม และโซ่ส่วนรอบตำแหน่งสมดุลของพวกเขา กรรมจะชักนำ
ที่เพื่อนบ้านโซนโดยกองกําลังภายในกลุ่มและระหว่างกลุ่ม โซ่ โซ่
ติดกัน การขยายพันธุ์ด้วยวิธีนี้เป็นกราฟคลื่น หลายประเภทของคลื่นอัลตราโซนิค
อาจแพร่กระจายในวัสดุของแข็ง :คลื่นตามยาวตัดคลื่น คลื่นเรย์ลี ( หรือ
ผิวคลื่นอะคูสติก ) , คลื่นลูกแกะ ( หรือคลื่นแผ่น ) วิธีที่พบมากที่สุดของการสร้างและการใช้คลื่นอัลตราโซนิก

ก้อนคลื่นตามยาวที่ piezoceramic ต้องย้ายเช่นลูกสูบที่ความถี่สูงมาก ( จาก
20 kHz ถึงร้อย MHz ) ( lionetto et al . , 2004 ) .
เมื่อเร็วๆนี้มีความสนใจในสาขานี้จะเน้นการพัฒนาในตัวเหมาะสำหรับการวินิจฉัยทางการแพทย์
.
www.intechopen.comporous piezoelectric เซรามิก 119
ใช้สำหรับ electromechanically ระยะใช้งาน เป็นวัสดุเซรามิกสามารถเช่นกันถือว่า
คอมโพสิตที่ขั้นตอนหลักคือ งานเซรามิก และระยะที่สองเป็นรูพรุน
การพัฒนาวัสดุเพียโซอิเล็กทริกเช่นมีวัตถุประสงค์เพื่อรวมคุณสมบัติเฉพาะของ
แต่ละเฟสเดียวเพื่อเพิ่มทั้งไฟฟ้าและการตอบสนองของ
อุปกรณ์เฉพาะ วัสดุเดียวหรือเฉพาะเฟส สามารถในความเป็นจริง ตอบสนองความต้องการของ
ขยายการตอบสนอง piezoelectric และในเวลาเดียวกันลดความหนาแน่นของวัสดุ

เสียงตรงกับ Transducer ด้วยน้ำหรือสื่อที่มันติดต่อ .
ในกรณีนี้ เมื่อสองฝั่งมีความต้องการที่จะอยู่ร่วมกัน การผลิตของ
คอมโพสิตเป็นวิธีเดียวที่จะผลิตอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพ ( akdogan et al . , 2005 ) .

ทุกวันนี้ 4.2 คุณสมบัติหลายชนิดของเพียโซอิเล็กทริกคอมที่ใช้เป็นวัสดุที่ใช้สำหรับ
ก้อนวัสดุเหล่านี้จะถูกประดิษฐ์โดยผสมผสานขั้นตอนที่สองที่แตกต่างกันเช่น
อิเล็กทริกเซรามิก ( จิน et al . , 2003 ) , โลหะ ( Li et al . , 2001 ) , โพลิเมอร์ ( klicker et al . , 1981 ) หรือ
รูขุมขน ( Li et al . , 2003 ) เพื่อปรับคุณสมบัติทางไฟฟ้า รูพรุนมีข้อดีหลายประการ เช่น ระยะปลอด piezoelectric
. ประการแรก วัสดุเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกเป็น
ประกอบด้วยเซรามิกเท่านั้นจึงมีความเป็นไปได้ของ
ปฏิกิริยาเคมีอันตรายระหว่างเซรามิก piezoelectric และสองขั้นตอนในการผลิต ประการที่สองของพวกเขา
piezoelectric คุณสมบัติได้อย่างง่ายดายปรับโดยการเปลี่ยนระดับความพรุนและรูขุมขน
น้ำหนัก ในที่สุดพวกเขาจะถูกกว่าการผลิตและเบากว่าที่เป็นไปได้อื่น ๆวัสดุ piezoelectric
( จิน et al . , 2003 ; Li et al . , 2001 ) .
เนื่องจากวัสดุเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกมีอะคูสติก impedances กว่าหนาแน่นกว่าเซรามิก
พวกเขาสามารถใช้เพื่อปรับปรุงการไม่ตรงกันของอะคูสติก impedances ในการเชื่อมต่อของอุปกรณ์การถ่ายภาพอัลตราโซนิก
ทางการแพทย์หรือเครื่องตรวจจับโซนาร์ใต้น้ำ ( Kumar et al . , 2006 ) .
ดังนั้นคุณสมบัติทางไฟฟ้าและอะคูสติกของวัสดุเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกต้อง
ให้ประเมินในแง่ของทั้งระดับและลักษณะโพรงรูขุมขน 3
ลักษณะที่มีรูพรุน piezoceramic พึงพอใจที่จะใช้สำหรับการใช้งาน Ultrasonic
:
1 ร่างสูงหยุดนิ่งบุญ ;
2 อะคูสติกอิมพีแดนซ์ที่คล้ายกับหนึ่งในตรวจสอบสื่อ ;
3 ปัจจัยคุณภาพต่ำเครื่องจักรกล บุญ

รูปไฮโดรสแตติกประสิทธิภาพของ piezoceramic สำหรับการใช้งานเครื่องและอุปกรณ์ไฮโดนโฟนใน
โดยเฉพาะ วัดจากรูป hydrostatic บุญ dhgh . ในภาวะหยุดนิ่ง ,
Transducer พฤติกรรมเป็นสัดส่วนนี้รูปของบุญผ่านสมการ :
dhgh = ( d33 – 2 | d31 | ) ด้วย ( g33 2 | g31 | ) ( 1 )
ที่ไหนสำหรับเซรามิกส์ที่เตรียม d33 ≈ 2 | และ d31 | g33 ≈ 2 | g31 | . จากสมการนี้รูปของ
บุญให้หนาแน่นว่ามีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ บนมืออื่น ๆในรูพรุน piezoceramics บางส่วน
decoupling ของการตอบสนอง piezoelectric ตามยาวและขวางระหว่างทิศทาง
เกิดขึ้น อย่างไรก็ดี ยิ่งรูพรุนเพิ่มมากขึ้น | ค่า
d31 | ลดลงในส่วนของ d33 1 ในวิธีนี้การตอบสนองทางไฟฟ้าเป็น maximized ที่สุด
พร้อมทิศทางที่มีประโยชน์ ( เช่นในความหนา , 33 ) และในเวลาเดียวกันลดในคนอื่น ๆ .
รูปบุญในทางที่ดีขึ้นโดยคำสั่งของขนาดมากกว่า 3
ลดผลกระทบใน 31 ทิศทางในขณะที่รักษาอย่างต่อเนื่องหนึ่งใน 33