200 kHz PMN-PT 晶体传感器通过中温交流聚变和电平行堆叠提高了性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
• 声学 声学 在声学方面

背景情况:

• 基于Relaxor的铁电晶体具有出色的压电特性,但由于低电容和强制场,在超声传感器中面临局限性.
• 现有的传感器具有低灵敏度和信号强度,阻碍其在中低频应用中使用.

研究的目的:

• 设计和制造一种具有增强压电性能的新型超声波传感器.
• 为了克服现有的基于放松器的铁电晶体传感器中低灵敏度和信号强度的局限性.
• 研究优化抛光条件对PMN-0.27PT晶体特性和传感器性能的影响.

主要方法:

• 通过堆叠两个极化相反的PMN-0.27PT晶体来制造一个新的传感器.
• 在65°C应用优化低压交流电抛光 (MT-LV ACP).
• MT-LV ACP与室温常规直流抛光 (RT DCP) 的比较.

主要成果:

• 与RT DCP相比,MT-LV ACP的相对导电率增加了16%,机电联接系数增加了6%,压电系数增加了27%.
• 来自MT-LV ACP单层晶体的传感器显示 -6dB带宽增加了6.4%,电压响应增加了23.6%.
• 堆叠的传感器表现出四倍的元素电容,改善阻抗匹配,并提高灵敏度高达224%.

结论:

• 优化的抛光条件显著提高了PMN-0.27PT晶体的压电特性.
• 新的堆叠式传感器设计大大提高了电容,阻抗匹配和整体灵敏度.
• 这一进步使基于放松器的铁电晶体在高性能超声波传感器中得到了更广泛的应用.