Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method
1-3 type, 1-3-2 type and 2-1-3 type piezoelectric composites are three proper smart materials for the design and manufacture of ultrasonic transducers. They have been proposed in different stages but possess similar properties. Compared with the initial 1-3 type composite, 1-3-2 composite is of hig...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Condensed Matter Physics |
|---|---|
| Datum: | 2018 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики конденсованих систем НАН України
2018
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157038 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method / Y. Sun, B. Hua // Condensed Matter Physics. — 2018. — Т. 21, № 1. — С. 13702: 1–17. — Бібліогр.: 20 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-157038 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Sun, Y. Hua, B. 2019-06-19T13:30:13Z 2019-06-19T13:30:13Z 2018 Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method / Y. Sun, B. Hua // Condensed Matter Physics. — 2018. — Т. 21, № 1. — С. 13702: 1–17. — Бібліогр.: 20 назв. — англ. 1607-324X PACS: 77.84.-s, 43.30.Yj, 02.70.Dh, 77.84.Cg, 81.05.Qk, 77.65.-j DOI:10.5488/CMP.21.13702 arXiv:1803.11424 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157038 1-3 type, 1-3-2 type and 2-1-3 type piezoelectric composites are three proper smart materials for the design and manufacture of ultrasonic transducers. They have been proposed in different stages but possess similar properties. Compared with the initial 1-3 type composite, 1-3-2 composite is of higher mechanical stability. Compared with 1-3-2 composite, 2-1-3 composite has lower manufacturing difficulty. In this paper, a comparative study on these three composites in terms of receiving transducer material properties is presented. Finite element method (FEM) has been adopted to calculate longitudinal velocity, thickness electromechanical coupling coefficient and voltage receiving sensitivity. It is concluded that for a large aspect ratio α = 1, the performance of 2-1-3 composite transducer is much better than that of 1-3 and 1-3-2 composite transducers. The thickness electromechanical coupling coefficient of 2-1-3 composite transducer is about 5.58 times that of 1-3 composite transducer and 7.42 times that of 1-3-2 composite transducer. The voltage receiving sensitivity at 2 kHz of 2-1-3 composite transducer is 13.1 dB higher than that of 1-3-2 composite transducer and 12.3 dB higher than that of 1-3 composite transducer. П’єзоелектричнi композити типу 1-3, 1-3-2 i 2-1-3 — це три вiдповiднi розумнi матерiали для конструювання та виробництва ультразвукових перетворювачiв. Вони запропонованi для використання в рiзних каскадах, але володiють подiбними властивостями. Композит 1-3-2 володiє вищою механiчною стiйкiстю у порiвняннi з композитом типу 1-3. Композит 2-1-3 легший у виробництвi у порiвняннi з композитом 1-3-2. У цiй статтi представлено порiвняльне дослiдження цих трьох композитiв з огляду на властивостi матерiалу приймального перетворювача. Метод скiнченних елементiв (МСЕ) застосовано для обчислення поздовжньої швидкостi, товщинного коефiцiєнта електромеханiчного зв’язку та напругової чутливостi прийому. Зроблено висновок, що при великому вiдношеннi сторiн α = 1, ефективнiсть композитного перетворювача значно краща, нiж характеристики композитних перетворювачiв 1-3 i 1-3-2. Товщинний коефiцiєнт електромеханiчного зв’язку композитного перетворювача 2-1-3 приблизно у 5.58 разiв бiльший за коефiцiєнт композитного перетворювача 1-3 та у 7.42 разiв бiльший за коефiцiєнт композитного перетворювача 1-3-2. Напругова чутливiсть прийому при 2 кГц композитного перетворювача 2-1-3 на 13.1 дБ вища за напругову чутливiсть композитного перетворювача 1-3-2 та на 12.3 дБ вища за напругову чутливiсть композитного перетворювача 1-3. en Інститут фізики конденсованих систем НАН України Condensed Matter Physics Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method Порiвняння ефективностi композитних п’єзоелектричних перетворювачiв типу 2-1-3, 1-3 i 1-3-2 методом скiнченних елементiв Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method |
| spellingShingle |
Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method Sun, Y. Hua, B. |
| title_short |
Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method |
| title_full |
Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method |
| title_fullStr |
Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method |
| title_full_unstemmed |
Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method |
| title_sort |
performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method |
| author |
Sun, Y. Hua, B. |
| author_facet |
Sun, Y. Hua, B. |
| publishDate |
2018 |
| language |
English |
| container_title |
Condensed Matter Physics |
| publisher |
Інститут фізики конденсованих систем НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Порiвняння ефективностi композитних п’єзоелектричних перетворювачiв типу 2-1-3, 1-3 i 1-3-2 методом скiнченних елементiв |
| description |
1-3 type, 1-3-2 type and 2-1-3 type piezoelectric composites are three proper smart materials for the design and
manufacture of ultrasonic transducers. They have been proposed in different stages but possess similar properties. Compared with the initial 1-3 type composite, 1-3-2 composite is of higher mechanical stability. Compared
with 1-3-2 composite, 2-1-3 composite has lower manufacturing difficulty. In this paper, a comparative study
on these three composites in terms of receiving transducer material properties is presented. Finite element
method (FEM) has been adopted to calculate longitudinal velocity, thickness electromechanical coupling coefficient and voltage receiving sensitivity. It is concluded that for a large aspect ratio α = 1, the performance
of 2-1-3 composite transducer is much better than that of 1-3 and 1-3-2 composite transducers. The thickness
electromechanical coupling coefficient of 2-1-3 composite transducer is about 5.58 times that of 1-3 composite
transducer and 7.42 times that of 1-3-2 composite transducer. The voltage receiving sensitivity at 2 kHz of 2-1-3
composite transducer is 13.1 dB higher than that of 1-3-2 composite transducer and 12.3 dB higher than that of
1-3 composite transducer.
П’єзоелектричнi композити типу 1-3, 1-3-2 i 2-1-3 — це три вiдповiднi розумнi матерiали для конструювання та виробництва ультразвукових перетворювачiв. Вони запропонованi для використання в рiзних
каскадах, але володiють подiбними властивостями. Композит 1-3-2 володiє вищою механiчною стiйкiстю
у порiвняннi з композитом типу 1-3. Композит 2-1-3 легший у виробництвi у порiвняннi з композитом
1-3-2. У цiй статтi представлено порiвняльне дослiдження цих трьох композитiв з огляду на властивостi
матерiалу приймального перетворювача. Метод скiнченних елементiв (МСЕ) застосовано для обчислення поздовжньої швидкостi, товщинного коефiцiєнта електромеханiчного зв’язку та напругової чутливостi
прийому. Зроблено висновок, що при великому вiдношеннi сторiн α = 1, ефективнiсть композитного
перетворювача значно краща, нiж характеристики композитних перетворювачiв 1-3 i 1-3-2. Товщинний
коефiцiєнт електромеханiчного зв’язку композитного перетворювача 2-1-3 приблизно у 5.58 разiв бiльший за коефiцiєнт композитного перетворювача 1-3 та у 7.42 разiв бiльший за коефiцiєнт композитного
перетворювача 1-3-2. Напругова чутливiсть прийому при 2 кГц композитного перетворювача 2-1-3 на
13.1 дБ вища за напругову чутливiсть композитного перетворювача 1-3-2 та на 12.3 дБ вища за напругову чутливiсть композитного перетворювача 1-3.
|
| issn |
1607-324X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157038 |
| citation_txt |
Performance comparison of 2-1-3, 1-3 and 1-3-2 piezoelectric composite transducers by finite element method / Y. Sun, B. Hua // Condensed Matter Physics. — 2018. — Т. 21, № 1. — С. 13702: 1–17. — Бібліогр.: 20 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT suny performancecomparisonof21313and132piezoelectriccompositetransducersbyfiniteelementmethod AT huab performancecomparisonof21313and132piezoelectriccompositetransducersbyfiniteelementmethod AT suny porivnânnâefektivnostikompozitnihpêzoelektričnihperetvorûvačivtipu21313i132metodomskinčennihelementiv AT huab porivnânnâefektivnostikompozitnihpêzoelektričnihperetvorûvačivtipu21313i132metodomskinčennihelementiv |
| first_indexed |
2025-12-07T20:29:40Z |
| last_indexed |
2025-12-07T20:29:40Z |
| _version_ |
1850882790886735873 |