製品情報
ランダムタイプ1-3圧電複合材
製造：スマートマテリアル社（Smart Material）
ランダムタイプ1-3圧電複合材は、圧電セラミックファイバーをロッドとして用い、有効面内にランダムに分布させた複合材です。ファイバー束にエポキシを含浸させ、硬化した角柱ブロックをファイバーに対して垂直に切り出します。この製法はアレンジ・アンド・フィル（Arrange and Fill）法と呼ばれる特許製法です。ランダムな分布により、横方向の共振モードを非常に効果的に抑制します。
ファイバー系の複合材は、ダイス・アンド・フィル法に比べて低コストです。直径105・250・800 µm のファイバーを用いることで、断面の充填率はそれぞれおよそ35%・65%・80%となります。
音響インピーダンスが低く結合係数が高いため、超音波トランスデューサとして優れた性能を発揮します。また素子がランダムに配置されているため、規則配列よりもスプリアスモードを良く抑えます。
主な仕様
- 周波数 80 kHz 〜 8 MHz
- PZT Navy type II
- 充填率 35%・65%・80%
- 最大寸法 8 cm × 8 cm（より大きいもの・曲面形状はご相談ください）
- 充填材はエポキシ系・ポリウレタン系から選択可能
- 使用温度 135 ℃ まで
- 電極は金または銅・錫
仕様とオプション
| 項目 | 範囲 |
|---|---|
| 共振周波数 | 80 kHz 〜 8 MHz |
| 充填率 | 35%・65%・80% |
| PZT材料 | PZT Navy type II |
| 音響インピーダンス | 12 〜 27 MRayl |
| 電極 | CuSn（銅に錫フラッシュめっき）または Au（金） |
| 寸法 | 最大 100 × 100 mm、丸形は各種直径に対応 |
| 結合係数 kt | 0.61 〜 0.68（ファイバー径と周波数のアスペクト比による） |
| 使用温度 | 標準 95 ℃、ご要望により 135 ℃ |
| 充填材 | 各種エポキシ系 |
周波数別の仕様
| 周波数 | ファイバー径 | 充填率 | 寸法 (mm²) |
|---|---|---|---|
| 80 kHz 〜 1 MHz | 105・250・800 µm | 35・65・80% | 最大 100 × 100 |
| 1 〜 5 MHz | 105・250 µm | 35・65% | 最大 100 × 100 |
| 5 〜 8 MHz | 105 µm | 35% | 最大 100 × 100 |
充填率別の仕様
| 充填率 | ファイバー径 | 対応周波数 |
|---|---|---|
| 35% | 105 µm | 80 kHz 〜 8 MHz |
| 65% | 250 µm | 80 kHz 〜 5 MHz |
| 80% | 800 µm | 80 kHz 〜 1 MHz |
音響インピーダンス
| 充填率 | 音響インピーダンス |
|---|---|
| 35% | 12 MRayl |
| 65% | 22 MRayl |
| 80% | 27 MRayl |
電極
| 電極 | 対応周波数 |
|---|---|
| CuSn | 80 kHz 〜 1 MHz |
| CuSn または Au | 1 〜 8 MHz |
最大寸法
| 最大寸法 | 対応周波数 |
|---|---|
| 100 × 100 mm | 80 kHz 〜 5 MHz |
| 65 × 65 mm | 5 〜 8 MHz |
ファイバー径と最適な結合係数
| ファイバー径 | 最適な kt が得られる上限周波数 |
|---|---|
| 105 µm | 8 MHz |
| 250 µm | 4 MHz |
| 800 µm | 1 MHz |
公差：6 mm 未満は ±0.1 mm、30 mm 未満は ±0.2 mm、30 mm 以上は ±0.3 mm です。
対応可能な直径
| 直径 | インチ | 直径 | インチ |
|---|---|---|---|
| 3.18 mm | 0.125″ | 12.70 mm | 0.500″ |
| 5.12 mm | 0.202″ | 14.20 mm | 0.559″ |
| 5.18 mm | 0.204″ | 15.90 mm | 0.626″ |
| 5.68 mm | 0.224″ | 17.50 mm | 0.689″ |
| 6.00 mm | 0.236″ | 18.00 mm | 0.709″ |
| 6.50 mm | 0.256″ | 19.05 mm | 0.750″ |
| 8.20 mm | 0.323″ | 20.00 mm | 0.787″ |
| 9.00 mm | 0.354″ | 24.00 mm | 0.945″ |
| 9.50 mm | 0.374″ | 25.40 mm | 1″ |
| 10.00 mm | 0.394″ | 30.00 mm | 1.181″ |
| 10.20 mm | 0.402″ | 35.00 mm | 1.378″ |
| 12.00 mm | 0.472″ | 37.7 mm | 1.48″ |
主な超音波用途
- 非破壊検査
- ソナー・単素子トランスデューサ
- 空中超音波トランスデューサ
- 流量の制御・計測
アレンジ・アンド・フィル法のため、素材は長さ最大10 cm のブロックとして供給されます。断面寸法は目的の素子に合わせます。
形状加工
ご希望の共振周波数に合わせて切り出すほか、ブロックから他の形状へ加工することもできます。広帯域の超音波受信器向けに、精密な凹面・凸面形状にも対応します。
この製法は量産化が容易で、納期を短く保てます。一般的なダイス・アンド・フィル法に対する大きな利点です。
充填材には各種のエポキシ系・ポリウレタン系をご用意しており、使用温度 95 〜 135 ℃ に対応します。
平凹形状に加工した素子