TORAY東麗 超聲波換能器簡介

TORAY（東麗）株式會社是高性能材料制造商，其超聲波換能器是其x進(jìn)材料技術(shù)的典型應(yīng)用代表。與常見的壓電陶瓷換能器不同，東麗的核心優(yōu)勢在于其獨特的 高分子材料—— 聚偏氟乙烯（PVDF）及其共聚物壓電薄膜。

核心原理與獨特材料

傳統(tǒng)超聲波換能器多采用硬而脆的壓電陶瓷（如PZT），而東麗則利用自主研發(fā)的PVDF壓電薄膜作為核心傳感材料。這種材料在極化后具有壓電效應(yīng)，能將電信號與機(jī)械振動（聲波）相互轉(zhuǎn)換。

主要特點與優(yōu)勢

得益于PVDF材料的特性，東麗超聲波換能器擁有以下顯著優(yōu)勢：

1. 寬頻帶與高分辨率：PVDF換能器具有非常寬的工作頻帶和極短的脈沖響應(yīng)，這使得它能發(fā)射和接收更短的超聲波脈沖，從而在檢測中實現(xiàn)更高的軸向分辨率，能清晰分辨距離很近的反射體。

2. 優(yōu)異的聲阻抗匹配：PVDF的聲阻抗（約4 MRayl）遠(yuǎn)低于陶瓷（約30 MRayl），更接近于水、人體組織或許多復(fù)合材料。這使其在耦合過程中聲能損耗更小，無需復(fù)雜的匹配層即可獲得更高的靈敏度和信噪比。

3. 柔性與可塑性：PVDF薄膜質(zhì)地柔軟，可以制成曲面、大面積陣列或貼合復(fù)雜形狀的檢測表面，為特殊應(yīng)用提供了可能。

4. 高耐沖擊性：相比脆性的陶瓷，PVDF薄膜更堅韌，不易因機(jī)械沖擊而損壞。

典型應(yīng)用領(lǐng)域

這些特性決定了東麗超聲波換能器主要應(yīng)用于對分辨率、精度和特殊形態(tài)要求高的領(lǐng)域：

• 醫(yī)療超聲成像：用于高頻超聲探頭（如血管內(nèi)超聲、眼科超聲、皮膚超聲），實現(xiàn)高分辨率成像。

• 工業(yè)無損檢測：

• 高頻精密檢測：用于薄壁材料、復(fù)合涂層、精密陶瓷或半導(dǎo)體元件的微缺陷檢測。

• 水浸檢測：廣泛應(yīng)用于航空航天復(fù)合材料、鋰電池極片等的高分辨率C掃描成像。

• 聲學(xué)測量與研究：作為寬帶水聽器或空氣聲學(xué)傳感器，用于聲場測量和基礎(chǔ)研究。

注意事項與局限性

• 發(fā)射功率相對較低：PVDF的壓電常數(shù)（特別是d33）低于PZT陶瓷，因此在需要高能量輸出（如治療超聲、厚材料穿透）的應(yīng)用中不具優(yōu)勢。

• 溫度敏感性：其壓電性能對溫度變化比陶瓷更敏感，工作溫度范圍通常有一定限制。

• 成本考量：高性能PVDF換能器的成本通常高于標(biāo)準(zhǔn)陶瓷換能器。

總結(jié)

東麗超聲波換能器并非傳統(tǒng)意義上的通用型產(chǎn)品，而是分子材料技術(shù)打造的解決方案。它以其高分辨率、寬頻帶和優(yōu)異的聲學(xué)匹配特性，在醫(yī)療成像和高精度工業(yè)無損檢測等要求苛刻的細(xì)分領(lǐng)域確立了不可替代的地位。選擇東麗換能器，本質(zhì)上是選擇了一種以材料科學(xué)突破來實現(xiàn)極限檢測性能的技術(shù)路