Nuevas expresiones de interés para la caracterización de materiales piezoeléctricos por el método de resonancia

• José Luis San Emeterio ^[1] ; Francisco Montero de Espinosa Freijo ^[1]
  1. [1] Instituto de Acústica, CSIC
• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 30, Nº. 5, 1991, págs. 341-344
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • New expressions of interest for piezoelectric materials characterization by the resonance method
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• Resumen
  • español

    La medida de la impedancia eléctrica de entrada de un resonador piezoeléctrico, en función de la frecuencia, permite la determinación de diversas constantes elásticas, dieléctricas y piezoeléctricas, características del material. Las limitaciones y falta de precisión de algunas expresiones de las normas (1,2), en particular las relativas al factor de calidad mecánico Qm, en el caso de nuevos materiales con altas pérdidas mecánicas, están comentadas en las mismas y son bien conocidas. En trabajos previos (3, 4) se han presentado expresiones alternativas para Q^ y para la constante dieléctrica 633, siendo estos parámetros, junto al factor de acoplamiento electromecánico K^, determinantes del comportamiento de los transductores ultrasónicos basados en cerámicas piezoeléctricas vibrando en modo espesor (thickness extensional). En este trabajo se parte de la expresión analítica de la impedancia eléctrica de entrada de un resonador piezoeléctrico, con inclusión rigurosa de las pérdidas mecánicas internas producidas por mecanismos de viscosidad. Se detalla a continuación el origen de las expresiones alternativas para la medida de C^ y Qm y se analizan las aproximaciones que están implícitas. Finalmente, a partir de un estudio sistemático de los modelos unidimensionales de resonadores piezoeléctricos con inclusión de pérdidas mecánicas (5, 6), se presenta uña modifícación en la expresión analítica para la medida deQ„

  • English

    Several elastic, piezoelectric and dielectric constants of a piezoelectric ceramic can be determined from the measurement of the input electric impedance of a resonator made of that material. Some of the expressions proposed by the International Standards for the measurement of the Mechanical Quality Factor Qm are not accurate for high losses materials (1, 2). Alternative expressions to increase the accuracy on the determination of Q„ and Cj have been previously presented (3, 4). Those parameters together with the K^ and Q are essentials for the knowledge of ultrasonic transducer vibrating in the thickness mode. The paper firstly shows the rigurous expressions of the input electrical impedance of a thickness resonator including the mechanical losses. After, the alternative expressions for Q„ and Co are presented analyzing the approximations involved.

    Finally, a new expression for Q^, obtained from a modification of the previous Q„ approach is presented