ပီဇို PZT စီရမစ်ကယ် ခလုတ်များသည် ဆင်ဆာစွမ်းဆောင်ရည်ကို မည်သို့တိုးတက်စေသနည်း

ပင်မ ပီဇိုအီလက်ထရစ် ယန္တရား - PZT စီရမစ်ကယ် ခလုတ်များသည် အဘယ်ကြောင့် သာလွန်သော အာရုံခံနိုင်စွမ်းကို ပေးစွမ်းနိုင်သနည်း

ပီဇီတီ (PZT) ပေါလီကရစ်စတယ်များတွင် တိုက်ရိုက်နှင့် ဆန့်ကျင်ဘက် ပီဇိုအီလက်ထရစ်သက်ရောက်မှုများ

ဗဟိုမှ ပြန်လည်ဖြစ်ပေါ်လာသော piezoelectric အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို အသုံးပြု၍ ခဲဇီးကွန်းနိုင်တန်နိုက် (PZT) စပျစ်ဝိုင်ဆိုဒ် စက်ဝိုင်းများသည် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ စွမ်းအင်ကို လျှပ်စစ်ဆိုင်နယ်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးပြီး ထို့နည်းတူပြောင်းလဲမှုကိုလည်း ပြုလုပ်နိုင်ပါသည်။ ဖိအား သို့မဟုတ် တုန်ခါမှုများကဲ့သို့သော အရာများမှ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဖိအားကို ထိတွေ့မှုဖြစ်ပါက ၎င်းတို့၏ လျှပ်ကူးလွှာများပေါ်တွင် မျက်နှာပြင်အား အားသွင်းမှုများကို ဖန်တီးပေးပါသည်။ လျှပ်စစ်ဗို့အားကို အစားထိုး၍ ပေးပါက ၎င်းတို့သည် အလွန်တိကျသော နည်းလမ်းများဖြင့် ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲသွားပြီး ထိုသို့ပြုလုပ်ခြင်းအား လှုံ့ဆော်ပေးသည့် ရည်ရွယ်ချက်အတွက် အထူးသင့်တော်ပါသည်။ ပုံမှန် single crystals များမှ ခြားနားသော polycrystalline PZT ကို ferroelectric domains ဟုခေါ်သော အတွင်းပိုင်းတွင်ရှိသော အလွန်သေးငယ်သည့် ဖွဲ့စည်းပုံများဖြင့် လုပ်ဆောင်ပုံတွင် တွေ့ရပါသည်။ သို့သော် poling ဟုခေါ်သော လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်းတွင် ၎င်းတို့၏ domain များသည် သီးခြားညွှန်ကိန်းများဖြင့် တပ်ဆင်ထားပါသည်။ ဤညှိနှိုင်းမှုသည် စွမ်းအင်များကို ထိရောက်စွာ ရွှေ့ပြောင်းရန် ပစ္စည်း၏ စွမ်းရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ ထို့ကြောင့် သင့်တော်သော ပုံစံဖြင့် ဖန်တီးပါက ၎င်းတို့သည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား ဂုဏ်သတ္တိများ (d တန်ဖိုးများ) ကို အားလျှော်စွာ 500 pC အထက်သို့ ရရှိနိုင်ပါသည်။

အလုပ်အကိုင် ဒီ ₃₁ နှင့် ဒီ ရေဒီယယ်နှင့် အက္ချိုင်းဘက်ဆိုင်ရာ လျှပ်စီးမှုထုတ်လုပ်မှုတွင် d₃₃ ဂျီဩမေထရီဆိုင်ရာ ဖော်ကြူညာချက်များ

ပတ္တူသဏ္ဍာန်သည် အာရုံခံမှုကို မြှင့်တင်ရန် ဦးတည်ရာ ပိုလာရိုက် ဂုဏ်သတ္တိများကို အသုံးချပါသည်။ ဖိအားကို ရေဒီယယ်ဘက်မှ ပေးသောအခါ d31 ဖော်ကြူညာချက်နှင့် တွဲဖက်၍ ဖြတ်သန်းမုဒ် (transverse mode) ဟု ခေါ်သော အခြေအနေဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ အက္ချိုင်းဘက်ဆိုင်ရာ အားများမှာ d33 ဖော်ကြူညာချက်ကို ဖွင့်လှစ်ကာ လျှောက်လျှောက်တုံ့ပြန်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ ဝိုင်းပတ်ဒီဇိုင်းများသည် ၎င်းတို့၏ ဝိုင်းပတ်ပုံသဏ္ဍာန်တစ်လျှောက် ဖိအားကို ညီညာစွာ ဖြန့်ကျက်ပေးသောကြောင့် ရေဒီယယ် ဖိအားများကို ကိုင်တွယ်ရာတွင် သဘာဝအားဖြင့် ပိုမိုကောင်းမွန်ပါသည်။ အလားတူ အားများကို အသုံးပြုသောအခါ ပုံမှန်ဒစ်က်ပုံသဏ္ဍာန်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ဓာတ်ဝင်မှု သိသိသာသာ မြင့်မားစေပါသည်။ ယုံကြည်စိတ်ချရသော ဂျာနယ်များတွင် ဖော်ပြထားသည့် သုတေသနများအရ ရေဒီယယ် လည်ပတ်မှုအတွင်း ဤဝိုင်းပတ်စနစ်များသည် ဗို့အားကို ၁၈ ရာခိုင်နှုန်းခန့် ပိုမိုထုတ်လုပ်နိုင်ကြောင်း အတည်ပြုထားပါသည်။ ထို့ကြောင့် အသံအား တိကျစွာ တိုင်းတာရန်၊ တုန်ခါမှုကို စောင့်ကြည့်ရန်နှင့် အသံဆိုင်ရာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတို့ကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများတွင် အထူးအသုံးဝင်ပြီး ပိုမိုရှင်းလင်းသော အချက်အလက်များကို အသံအမှားများ နည်းပါးစေကာ ရရှိစေပါသည်။

ဤရောင်းဒီဇိုင်း၏ အားသာချက်သည် စင်ဆာအရွယ်အစား သို့မဟုတ် စွမ်းအင်သုံးစွဲမှုကို မြှင့်တင်စရာမလိုဘဲ ပိုမိုကောင်းမွန်သော ဖြေရှင်းနိုင်စွမ်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။

ဂျီဩမေတြီအားသာချက် - စက်ဝိုင်းပုံ အဆောက်အဦးသည် လျှပ်စစ်-စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ပြောင်းလဲမှု ထိရောက်မှုကို မည်သို့မြှင့်တင်ပေးသနည်း

စက်ဝိုင်းပုံ ဒီဇိုင်းများတွင် ရောင်းပိုင်း၏ ဦးဆောင်မှုနှင့် အပြဲ့အစား ချိတ်ဆက်မှု အနည်းဆုံးဖြစ်ခြင်း

PZT စပျံချောင်းများတွင် အနားသတ်များကို ဆက်သွယ်ထားသည့် ဤပိတ်သောကွင်းပုံစံရှိပြီး ယင်းသည် စိတ်အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေသော ဘေးကင်းရာ လှုပ်ရှားမှုများကို တားဆီးပေးပါသည်။ ပုံမှန်ပြားများ သို့မဟုတ် ဒစ်ချ်များမှာ အနားသတ်များတွင် ဖိအားစုဝေးမှုများဖြစ်ပေါ်စေသောကြောင့် ထိုကဲ့သို့မဟုတ်ပါ။ မာကျောသော အနားသတ်ပြဿနာများသည် ကွင်းပုံမဟုတ်သော ပုံစံများတွင် စွမ်းအင်၏ ၂၅ မှ ၃၀% ခန့်ကို လိုအပ်မှုမရှိသော လှုပ်ရှားမှုဆုံးရှုံးမှုအဖြစ် ဖြုန်းတီးနိုင်ကြောင်း IEEE Ultrasonics အစည်းအဝေးတွင် သုတေသီများက ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့ပါသည်။ ကွင်းပုံစံများမှာ ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ အလုပ်လုပ်ပြီး d33 ဦးတည်ချက်တွင် စက်မှုလှုပ်ရှားမှု၏ ၉၀% ကျော်ကို ပစ္စည်းအတိုင်း တိုက်ရိုက်လွှဲပြောင်းပေးနိုင်ပါသည်။ ၎င်းမှာ ပိုလိုင်ဇီးထရစ် (piezoelectric) အကျိုးသက်ရောက်မှု အကောင်းဆုံးဖြစ်သော နေရာဖြစ်ပါသည်။ ထို့အပြင် ဘေးဘက်သို့ ချိတ်ဆက်မှုများလည်း အလွန်နည်းပါးပါသည်။ တိကျသော အက်ကွဲလိုင်းများကို လိုအပ်သည့် အသုံးချမှုများဖြစ်သော တိကျသော အက်ဆီလေရောမီတာများ သို့မဟုတ် ရေအောက်မိုက်ခရိုဖုန်းများ (hydrophones) တို့တွင် ကွင်းပုံစံ စင်ဆာများသည် လူသုံးကုန်များအသုံးပြုသည့် စတုရန်းပုံစံများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက လိုင်းနှင့်ကိုက်ညီသော အချက်အလက်များကို ထိန်းသိမ်းရာတွင် ၄၀% ခန့် ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ အလုပ်လုပ်ပါသည်။

ပီဇို PZT ကျော်မှုန်ဆူးဝတ်အင်္ဂါများရှိ စတြက်စ်ဖြန့်ကျက်မှုနှင့် မြင့်တက်လာသော ထိရောက်သည့် ချိတ်ဆက်မှုအချက် ( k ₚ) ကိုယ်ထည်များတွင်

ကိုယ်ဝန်အလျားလိုက် စတြက်စ်သည် ကိုယ်ဝန်၏ အစွန်းတစ်ဝိုက်တွင် ညီညာစွာ ပျံ့နှံ့နေပါက၊ ဒီဇိုင်း၏ ဟန်ချက်ညီမှုကြောင့် 360 ဒီဂရီတစ်ဝိုက်လုံးတွင် စိုက်ထုတ်မှုကို တည်ငြိမ်စွာ တည်ဆောက်နိုင်ပြီး အားများကို တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ဖျက်သိမ်းခွင့်မပြုပါ။ ဤသို့ ဟန်ချက်ညီမှုရှိသော ဒီဇိုင်းသည် ပလာနာ ချိတ်ဆက်မှု အချက် k_p ကို 0.72 မှ 0.78 အထိ မြှင့်တင်ပေးပြီး ၎င်းမှာ ပုံမှန် disc transducers များတွင် တွေ့ရသည့် တန်ဖိုးထက် အကြောင်းအရာ 20 ရာခိုင်နှုန်းခန့် ပိုမိုကောင်းမွန်ပါသည်။ ဤသည်ကို လက်တွေ့အရေးပါမှုမှာ အဘယ်နည်း။ စင်ဆာများသည် တူညီသော အဆင့်တွင် တွန်းအားပေးပါက ပမာဏအလိုက် အားဖြင့် 3.2 ဆခန့် ပိုမိုများပြားသော အားဓာတ်ကို ထုတ်လုပ်နိုင်ပြီး စုစုပေါင်းအားဖြင့် ပိုမိုတိကျမှုရှိလာပါသည်။ နောက်ထပ် အရေးကြီးသော အကျိုးကျေးဇူးတစ်ခုမှာ ကိုယ်ဝန်ပုံသဏ္ဍာန်သည် ပတ်ဝန်းကျင်၏ တစ်ဖက်နှင့်တစ်ဖက်တွင် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုကို မတူညီစွာ ကိုင်တွယ်ခြင်းဖြစ်ပါသည်။ အပူချိန် ပြောင်းလဲမှုများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော depolarization ကို ဆန့်ကျင်တိုက်ခိုက်သည့် အပူချိန် ပြဲကျမှုပုံစံများကြောင့် စင်ဆာသည် လည်ပတ်စဉ်အတွင်း အပူချိန်များ ပြောင်းလဲနေစေကာမူ တည်ငြိမ်မှုရှိပြီး ယုံကြည်စိတ်ချရမှုရှိစေပါသည်။

ပစ္စည်းနှင့် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်မှု၏ ခိုင်မာမှု - တည်ငြိမ်မှု၊ တိကျမှုနှင့် ရေရှည်ယုံကြည်စိတ်ချရမှု

လန်သနမ်-ပြင်ဆင်ထားသော PZT (PLZT) စက္ကူများတွင် အပူချိန်ကြောင့် အသက်အရွယ်ရောက်ခြင်းကို ခုခံနိုင်မှု

လန်သနမ်ဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသော PLZT စက္ကူများသည် အပူချိန် ၁၅၀ ဒီဂရီဆဲလ်စီးရှပ်တွင် ၁,၀၀၀ နာရီကျော် ရပ်တည်ပြီးနောက်တွင်ပါ ၎င်းတို့၏ piezoelectric ဂုဏ်သတ္တိများ၏ ၉၅% ကျော်ကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ပါသည်။ ဤကဲ့သို့သော ခိုင်ခံ့မှုကို စက်ကားလုပ်ငန်းနယ်ပယ်၏ စိုးစဥ်းမျှော် စမ်းသပ်မှုများဖြင့် အတည်ပြုထားပါသည်။ ထုတ်လုပ်သူများသည် ဤပစ္စည်းများတွင် လန်သနမ်ကို ထည့်သွင်းပေးပါက domain wall ပြဿနာများကို ဖြေရှင်းပေးပြီး ပူနွေးမှုကြောင့်ဖြစ်သော ဖိအားကို စုပ်ယူနိုင်သည့် ပုံဆောင်ဖွဲ့စည်းမှုအတွင်းရှိ အဏုမှုများကို ဖန်တီးပေးပါသည်။ ဤပြောင်းလဲမှုများက ပစ္စည်းအတွင်းတွင် အက်ကြောင်းငယ်များ ဖြစ်ပေါ်ခြင်းနှင့် ပျံ့နှံ့ခြင်းကို တားဆီးပေးပါသည်။ ဤထူးခြားသော ဂုဏ်သတ္တိများ၏ တွဲဖက်မှုကြောင့် PLZT အစိတ်အပိုင်းများသည် စက်အင်ဂျင်အတွင်းနှင့် ပုံမှန် PZT ပစ္စည်းများသည် အပူချိန်မြင့်မားခြင်းကို ကြာရှည်စွာ ထိတွေ့မိပါက တိကျမှုဆုံးရှုံးတတ်သော စက်မှုလုပ်ငန်းဆိုင်ရာ အခြေအနေများတွင် ထူးချွန်စွာ အလုပ်လုပ်နိုင်ပါသည်။

မြင့်မားသော ဒီ - ဂုဏ်သတ္တိကို ယာဉ်မော်တာအရည်အသွေး အချက် ( Q ) နှင့် ဟန်ချက်ညီအောင်လုပ်ခြင်း

ပျော့ပျောင်းသော PZT ဖော်မြူလာများသည် d33 တန်ဖိုး 650 pC/N ကျော်အထိရောက်ရှိပြီး ၎င်းမှာ စံပြ PZT များ၏ တန်ဖိုးကို နှစ်ဆခန့်ရှိသည်။ သို့သော် ၎င်းတို့၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ကြာရှည်စွာထိန်းသိမ်းရန် Q စီမံခန့်ခွဲမှုကို သတိထားရမည်။ ဒမ်ပင်း (damping) ကို သင့်တော်စွာထိန်းချုပ်ခြင်းမရှိပါက ဤအမျိုးအစား d ပစ္စည်းများသည် ထပ်ခါတလဲလဲ လုပ်ဆောင်မှုများကြောင့် အပူဓာတ်အလွန်အကျူးထုတ်လုပ်ပြီး ပစ္စည်းပျက်စီးမှုကို မြန်ဆန်စေသည်။ အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ပျော့ပျောင်းသည့် ပုံစံများတွင် သံသတ္တုအိုင်းယွန်များကဲ့သို့ လက်ခံနိုင်သော ဒိုင်ယန်များကို ထည့်သွင်းထားပြီး အသုံးဝင်သော ပုံပျက်ခြင်းစွမ်းရည်ကို အလွန်အမင်းမဆုံးရှုံးဘဲ တုန်ခါမှုစွမ်းအင်ကို စုပ်ယူနိုင်သည့် ပျက်စီးမှုများကို ဖန်တီးပေးသည်။ ဤကုသမှုပြီးနောက် 85% ခန့် ကြွေးမုံမှု ကျန်ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။ ဤသို့သော အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်မှုကြောင့် ဤပစ္စည်းများသည် စက်မှုလုပ်ငန်းဆိုင်ရာ တိုင်းတာကိရိယာများတွင် သန်းပေါင်းတစ်ထောင်ကျော် လုပ်ဆောင်မှု စက်ဝိုင်းများကို ခံနိုင်ရည်ရှိပြီး ပုံမှန် PZT များထက် အဆ 100 ခန့်ပိုမိုကြာရှည်ကာ ထိတွေ့မှုတုံ့ပြန်မှု ဂုဏ်သတ္တိများကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်သည်။

ဒီဇိုင်းပေါင်းစပ်မှု - လက်တွေ့အသုံးပြုမှုဆိုင်ရာ ဆင်ဆာများတွင် တုန်ခါမှု၊ ထွက်ပေါ်မှုနှင့် အချက်ပြအရည်အသွေးကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း

ပီဇို PZT စီရမ်မစ် ဒြပ်စင်များကို အလုပ်လုပ်နေသော ဆင်ဆာများတွင် ထည့်သွင်းသည့်အခါ အင်ဂျင်နီယာများသည် တစ်ပြိုင်နက်တည်း မှန်ကန်စွာ လုပ်ဆောင်ရမည့် အဓိကအချက် (၃) ချက်ရှိပါသည်။ ၎င်းတို့မှာ ရိုက်ခတ်မှု ဖြစ်ပေါ်သော ကြိမ်နှုန်းများကို ကိုက်ညီအောင် ပြုလုပ်ခြင်း၊ လျှပ်ကူးမျဉ်းများကို မည်သို့စီစဉ်ရမည်ကို ဆုံးဖြတ်ခြင်းနှင့် လျှပ်စစ်သံလိုက် ဝင်ရောက်မှုနှင့် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုများကို ကိုင်တွန်းနိုင်မှုရှိစေရန် သေချာစေခြင်းတို့ဖြစ်ပါသည်။ ပထမဆုံးအနေဖြင့် အတွင်းနှင့် အပြင်ဘက် အချင်းများနှင့်အတူ နံရံ၏ ထူလာမှုကို ချိန်ညှိခြင်းသည် အသုံးပြုမှုအမျိုးမျိုးနှင့် ကိုက်ညီစေရန် အလွန်အရေးပါပါသည်။ ပိုမိုပါးလာသော နံရံများသည် 40 မှ 200 kHz အကြားရှိ ထိတ်လန့်ဖွယ် အာထရာဆောင်းနစ် အသုံးပြုမှုများအတွက် ပိုမိုကောင်းမွန်သော ပိုမိုမြင့်မားသော ရိုက်ခတ်မှုကို ဖန်တီးပေးပါသည်။ သို့သော် ကျွန်ုပ်တို့သည် နိမ့်ကျသော ကြိမ်နှုန်း တုန်ခါမှုများအတွက် တစ်ခုခုကို လိုချင်ပါက ဟားမောနစ် ပုံမှန်မဟုတ်သော ပုံသဏ္ဍာန်များကို ကာကွယ်ပေးသောကြောင့် ပိုမိုထူထဲသော နံရံများကို ရွေးချယ်ရန် ပိုမိုကောင်းမွန်ပါသည်။ နောက်ထပ်အရေးကြီးသော အချက်မှာ လျှပ်ကူးမျဉ်းများဖြစ်ပါသည်။ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် အပိုင်းအပိုင်းသာ ဖုံးအုပ်ထားသည့် အခြေအနေများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သတ္တုပြားများဖြင့် ပတ်လည်လုံးဝ ဖုံးအုပ်ထားခြင်းသည် ပိုမိုကောင်းမွန်သော ထိတွေ့မှုဧရိယာကို ပေးစွမ်းနိုင်ပါသည်။ ယနေ့ခေတ် တားနိုင်သော ဒီဇိုင်နာများ၏ အကြံပြုချက်အရ ဤသို့ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် အားသွင်းမှု ထွက်ရှိမှုကို 15% မှ 30% အထိ မြှင့်တင်ပေးနိုင်ပါသည်။ နောက်ဆုံးအနေဖြင့် အချက်အလက်များကို သန့်ရှင်းစေရန် စီမံခြင်း ပြဿနာလည်း ရှိပါသည်။ မြေကြီးနှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော ဖာရေးဒေး ကိတ်များနှင့် ကွဲပြားသော အချက်အလက် ပြုပြင်ခြင်းသည် မော်တာထိန်းချုပ်မှု ယူနစ်များကဲ့သို့ လျှပ်စစ်အသံများ အလွန်များပြားနေသော အခြေအနေများတွင် အထူးအရေးကြီးသော အမျိုးအစား EMI အသံများကို ဖယ်ရှားရာတွင် အလွန်ကောင်းမွန်စေပါသည်။ နောက်ဆုံးအနေဖြင့် PZT ပစ္စည်းများနှင့် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှု အချိုးကို (CTE) ကိုက်ညီသော အပ်ပိုက်စီများကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် စင်တီဂရိတ် ဒီဂရီ -40 မှ 150 အထိ ရှိသော အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုများအတွင်း ဖိအားပေးသော တားနိုင်သည့်ကိရိယာများ၊ အက်စ်စီလာရိုမီတာများနှင့် စီးဆင်းမှုကို တိုင်းတာသော ကိရိယာများတွင် အချိန်ကြာလျှင် တည်ငြိမ်မှုကို ထိန်းသိမ်းပေးနိုင်ပါသည်။