Precision Acoustics压电陶瓷换能器

超声传感器在医学和无损检测中的各种应用

概述

精密声学使超声传感器在医学和无损检测中得到广泛应用。使用PZT，偏铌酸铅(PMN)和其他材料，传感器是根据客户的要求。请指定中心频率和有源元件直径以及任何聚焦要求 Precision Acoustics使用各种不同的材料制造频率范围为0.2 MHz至50MHz的传感器

PVDF传感器可在3 MHz至50 MHz范围内使用
压电陶瓷传感器可在0.5兆赫至12兆赫范围内使用
在0.2 MHz到1 MHz范围内有1-3个压电复合传感器

压电陶瓷材料的特征在于具有良好的电-机械转换能力，但内部阻尼相对较低。这使得它们非常适用于制造谐振传感器，但要制造宽带传感器，它们必须有很大的阻尼。典型的重阻尼压电陶瓷换能器可能具有4-5个周期长的脉冲。它们是优秀的发射传感器，也是发射/接收设备的合理选择几乎所有的压电陶瓷换能器都配有一个完整的四分之一波长匹配层，以有效地将压电陶瓷的高特性声阻抗(通常超过30毫瑞利)耦合到由水产生的1.5毫瑞利负载中。大多数精密声学压电陶瓷传感器包含一个完整的电阻匹配网络。这将传感器呈现的复阻抗转换为更接近50ω的值。这确保了从典型50ω输出阻抗函数发生器和放大器到传感器的最佳功率传输。由于晶体变得非常薄并且容易损坏，所以很难用压电陶瓷制造非常高频率的器件。精密声学通常只生产中心频率为10 MHz或更低的压电陶瓷器件。压电陶瓷也已在内部用于生产声学输出超过85W的高共振换能器。压电聚合物材料(例如PVdF)的特征在于具有良好的机电转换能力，但是具有相对高的内部阻尼。这使得它们非常适合产生非常短的脉冲，宽带换能器和-2-3个周期的脉冲响应是可能的。然而，内部阻尼意味着它们必须由比同类压电陶瓷器件高得多的电压来驱动。它们是优秀的接收传感器，也是发射/接收设备的合理选择(尤其是需要良好轴向分辨率的情况)。 PVdF的声阻抗比压电陶瓷更接近水，因此基于PVdF的换能器不需要声匹配层。PVdF传感器呈现的电阻抗特性意味着很难将其有效转换为50ω。虽然阻抗可以在有限的频率范围内匹配，但这将损害这类器件的宽带性能。因此，大多数精密声学压电聚合物传感器具有简单的电感匹配(以抵消传感器的大部分电抗)，但不匹配50ω。 PVdF薄膜实际上可以非常薄，因此可以用来制造高频换能器。微型压电聚合物传感器(直径1毫米)已在中心频率超过35兆赫的精密声学中生产出来。