Методи розрахунку передавальних функцій широкосмугових пластинчатих п'єзоперетворювачів з перехідними шарами
| Автори | С.А. Найда , Т.М. Желяскова , А.С. Найда , Г.А. Клюшніченко, А.В. Дамарад |
| Афіліація |
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського, пр-т Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна |
| Е-mail | nsa185921-ames@lll.kpi.ua |
| Випуск | Том 13, Рік 2021, Номер 6 |
| Дати | Одержано 10 жовтня 2021; у відредагованій формі 14 грудня 2021; опубліковано online 20 грудня 2021 |
| Цитування | С.А. Найда, Т.М. Желяскова, А.С. Найда, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 13 № 6, 06029 (2021) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.13(6).06029 |
| PACS Number(s) | 43.38. + n |
| Ключові слова | Ультразвук (24) , Широкосмугові п'єзоперетворювачі, Перехідні шари, Електричні ланцюги, Хвильове рівняння, Електромеханічний чотирьохполюсник. |
| Анотація |
В роботі розглядаються широкосмугові ультразвукові п'єзоелектричні перетворювачі для медичних діагностичних ехоскопів, ультразвукових терапевтичних апаратів, які широко використовуються для діагностики і лікування різних захворювань в медицині. Такі п'єзоперетворювачі забезпечують смугу частот, яка охоплює майже увесь робочий діапазон одночастотних електроакустичних перетворювачів, а саме, від 1,4 до 18 МГц для діагностичних приладів і від 1 до 3 МГц для терапевтичних приладів. Використання широкосмугових п'єзоперетворювачів значно розширює можливості ультразвукових приладів. Так, за допомогою сканера із смугою 4,5-18 МГц стає можливим отримання зображення каналу хребта, можливість чого до цього навіть не обговорювалася. А терапевтичні апарати стають більш ефективними, і при цьому, підвищується їх безпечність за рахунок виключення можливості утворення стоячих хвиль у широкосмуговому режимі. В роботі вибраний метод розширення смуги п'єзоперетворювача за допомогою акустичних шарів і електричних ланцюгів, та враховані особливості їх медичного застосування: навантаження п'єзоперетворювачів на середовище з малим хвилевим опором і великим загасанням – біологічну тканину і робота в ехо-режимі. В усіх згаданих вище застосуваннях широкосмугових п'єзоперетворювачів важливе значення набуває такий параметр, як їх передавальна функція, тобто відношення вхідного впливу до вихідного. Метою роботи є отримання виразів для передавальних функцій широкосмугових п'єзоперетворювачів різних конструкцій з одним або двома перехідними шарами. Розрахунок передавальних функцій п'єзоперетворювача виконано двома методами: методом хвильового рівняння, характерним для якого є необхідність розв'язання системи, що складається з значної кількості рівнянь навіть при невеликому числі перехідних шарів, і на основі А-матриць відрізку регулярної лінії. Показано, що два методи дають однакові розрахункові співвідношення, але другий є більш зручним для розрахунків. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Вплив густини дефектів на сонячні елементи n-c-Si на основі гетеропереходу з внутрішнім тонким шаром [06001-1-06001-4]2) Порівняльне дослідження впливу µc-Si:H, a-Si:H, pm-Si:H та µc-SiOx як пасивуючого шару на продуктивність сонячних елементів HIT n-c-Si [06002-1-06002-4]
3) Підвищена чутливість до вологості гідротермально синтезованих наночастинок оксиду олова [06003-1-06003-5]
4) Моделювання та імітація польового транзистора MOSFET (з high-k діелектриком) з використанням генетичних алгоритмів [06004-1-06004-5]
5) Розробка та аналіз високопродуктивного капсулоподібного біосенсора на 2D фотонних кристалах: застосування в біомедицині [06005-1-06005-6]
6) Порівняльне дослідження теплових та оптичних властивостей бінарних нанокомпозитів на основі PANI [06006-1-06006-4]
7) Порівняльний аналіз електричних властивостей нанокристалічних гідрату NiMoO4 та α-NiMoO4, отриманих гідротермальним методом [06007-1-06007-6]
8) Обробка воднем плівкових датчиків SPR: експерименти та теоретичне моделювання [06008-1-06008-5]
9) Вплив Ag на поверхневий стан TiO2, оптичну активність та його цитотоксичність [06009-1-06009-5]
10) Розподіл нерівноважних носіїв заряду в двосторонньому макропористому кремнії з різною товщиною пористих шарів [06010-1-06010-5]
11) Si- and Ge-FinFET Inverter Circuits Optimization Based on Driver to Load Transistor Fin Ratio [06011-1-06011-4]
12) Про оптогальванічну спектроскопію з роздільною здатністю в часі неону у розряді з порожнистим катодом [06012-1-06012-6]
13) Вплив вмісту дисиліциду молібдену на мікроструктуру та фазові перетворення покриттів ZrB2-MoSi2-10Al після відпалу на повітрі [06013-1-06013-4]
14) Оптичні властивості тонкої плівки ZnO: імітаційне дослідження для оптоелектронних застосувань [06014-1-06014-4]
15) Особливості фотоелектричних процесів в плівкових гетеросистемах сульфіду та телуриду кадмію з нанорозмірними шарами у тильних контактах [06015-1-06015-6]
16) Порівняльне дослідження оптоелектронних характеристик нелегованих, легованих Mg та спільно легованих F/Mg нанокристалічних тонких плівок ZnO для застосування в сонячних елементах [06016-1-06016-6]
17) Порівняльне дослідження та характеристики відновленого оксиду графену (RGO) та пористого відновленого оксиду графену (P-RGO) на основі відходів шкаралупи кокосового горіха [06017-1-06017-6]
18) Вплив форми армуючих частинок на поведінку композиційних матеріалів [06018-1-06018-4]
19) Суперпарамагнетизм в ниткоподібних кристалах Si1 – xGex (B, Hf) [06019-1-06019-5]
20) Топографічний аналіз впливу відпалювання на зернограничну структуру полікремнієвих плівок [06020-1-06020-4]
21) Електрохімічні властивості гібридних суперконденсаторів, сформованих на основі нанопористого вуглецю та вольфрамату нікелю [06021-1-06021-5]
22) Експериментальні дані про динамічні зміни радіоімпульсів при їх випромінюванні п'єзокерамічними електромеханічними перетворювачами [06022-1-06022-5]
23) Оксид титану, легований залізом: синтез, структурні, магнітні та фотокаталітичні властивості [06023-1-06023-7]
24) Властивості аморфного кремнезему, синтезованого із мідеплавильних шлаків [06024-1-06024-6]
25) Механізми зміцнення поверхневого шару дюралюмінію, модифікованого імпульсним релятивістським електронним сильнострумовим пучком [06025-1-06025-6]
26) Аналіз механізмів підвищення ефективності промислових кремнієвих сонячних батарей [06026-1-06026-8]
27) Чисельний аналіз динаміки наночастинок у в'язкій рідині: Детерміністичний підхід [06027-1-06027-5]
28) Енергетичні та частотні властивості планарних n+-n-n+ діодів з бічними активними границями [06028-1-06028-4]
29) Оцінка виготовлення пристроїв від FET до CFET: огляд [06030-1-06030-8]
30) Аналіз шуму перехресних перешкод за допомогою міжз'єднань графенової нанострічки шляхом зміни відстані між дротами та середнього вільного пробігу електронів [06031-1-06031-4]
31) Дослідження структурних, електричних та корозійних властивостей плівок NbN, нанесених методом магнетронного напилення (живлення постійним струмом) при різних потужностях [06032-1-06032-6]
32) Оптичні властивості гібридних тонких плівок CuSCN/стільбазолієвий барвник [06033-1-06033-4]
33) Аналіз продуктивності GAA MOSFET при кріогенній температурі для субнанометрового режиму [06034-1-06034-4]
34) Вивчення та проектування масивів друкованих прямокутних мікросмугових антен на робочій частоті 27,5 ГГц для додатків 5G [06035-1-06035-5]
35) Вплив кута падіння світла на характеристики текстурованих кремнієвих сонячних елементів [06036-1-06036-5]
