монокристаллический пьезоэлемент резонансного преобразователя
Классы МПК: | H04R17/10 резонансные преобразователи, предназначенные для получения максимального выходного сигнала на заранее определенной частоте H01L41/02 конструктивные элементы |
Патентообладатель(и): | Кобяков Игорь Борисович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-04-16 публикация патента:
20.02.1998 |
Монокристаллический пьезоэлемент может быть использован в резонансных преобразователях в ультразвуковых медицинских диагностических приборах и ультразвуковых дефектоскопах. Пьезоэлемент выполнен в виде прямоугольной пластины из материала с матрицей пьезомодуля указанного вида. Ориентировка пластины выполнена с поворотом относительно оси Y. В качестве материала пластины могут быть использованы ниобат лития или танталат лития. При использовании пьезоэлемента обеспечивается оптимальное сочетание максимальной пьезоактивности основной моды колебаний и максимальной анизотропии пьезоэффекта. Для указанных материалов определены ряды оптимальных углов поворота пластины. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Монокристаллический пьезоэлемент резонансного преобразователя, выполненный в виде прямоугольной пластины из материала с матрицей пьезомодулей вида
у которой ориентировка прямоугольной пластины выполнена с поворотом относительно одной из кристаллофизических осей, отличающийся тем, что ориентировка выполнена с поворотом относительно кристаллофизической оси Y. 2. Пьезоэлемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала прямоугольной пластины выбран ниобат лития. 3. Пьезоэлемент по п.2, отличающийся тем, что поворот выполнен под углами, выбранными из ряда 49








Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в ультразвуковых диагностических приборах, а также в ультразвуковой дефектоскопии. Обычно медицинские ультразвуковые приборы и дефектоскопы используют датчики (излучатели-приемники ультразвука) на основе пьезокерамики различных составов. Однако эти составы наряду с высокой пьезоактивностью (материал PZT-4 (ЦТС-19): d33 = 290

у которой ориентировка прямоугольной пластины выполнена с поворотом относительно одной из кристаллических осей [1]. В качестве материала пластины в этом техническом решении выбран ниобат лития или танталат лития. Ориентировка пластины выполнена с поворотом относительно оси X для улучшения качественных характеристик пьезоэлектрического трансформатора. Такая ориентировка не влияет на анизотропию пьезоэффекта. Известен монокристаллический пьезоэлемент резонансного преобразователя, выполненный в виде прямоугольной пластины из материала с матрицей пьезомодулей вида

у которой ориентировка прямоугольной пластины выполнена с поворотом относительно одной из кристаллографических осей [2]. В этом техническом решении ориентировка граней прямоугольной пластины из танталата лития выполнена с поворотом относительно кристаллографической оси X для повышения стабильности генерируемых колебаний на частотах средневолнового диапазона с нулевым ТКЧ. Такая ориентировка также не влияет на анизотропию пьезоэффекта. Задача, решаемая настоящим изобретением, - увеличение анизотропии пьезоэффекта для уменьшения влияния частоты поперечных (паразитных) колебаний на основную (несущую) частоту и сведения поперечных колебания до уровня шумов. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - определение углов среза для нахождения оптимального сочетания максимальной пьезоактивности основной моды колебаний (максимум d33) и максимальной анизотропии пьезоэффекта (d33/d32) для уменьшения числа пьезоэлементов в преобразователе при одновременном увеличении толщины одного пьезоэлемента. Для решения поставленной задачи в известном монокристаллическом пьезоэлементе резонансного преобразователя, выполненном в виде прямоугольной пластины из материала с матрицей пьезомодулей вида

у которой ориентировка прямоугольной пластины выполнена с поворотом относительно одной из кристаллографических осей, согласно изобретению ориентировка выполнена с поворотом относительно оси Y. Возможны варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:
- в качестве материала прямоугольной пластины был выбран ниобат лития;
- поворот для пластины из ниобата лития был выполнен под углами, выбранными из ряда 49




- в качестве материала прямоугольной пластины был выбран танталат лития;
- поворот для пластины из танталата лития был выполнен под углами, выбранными из ряда 44






например, из ниобата лития (LiNbO3) или танталата лития (LiTaO3). На фиг. 2 также показана металлизация 2, расположенная на двух противоположных гранях. Ориентировка прямоугольной пластины 1 (фиг. 1, 2) выполнена с поворотом относительно кристаллографической оси Y на угол


и для танталата лития

свидетельствуют о невысокой анизотропии пьезоэффекта. Добиться в этом плане положительного результата можно лишь за счет преобразования системы координат (метод повернутых срезов). Вращение системы координат вокруг осей X и Z не дают положительного результата. Однако вращение вокруг оси Y привело к следующим результатам, показанным в табл. 1. Как видно из представленной таблицы, оптимальными углами






Класс H04R17/10 резонансные преобразователи, предназначенные для получения максимального выходного сигнала на заранее определенной частоте