Reliability Assessment of Linear Ultrasonic Transducers Under Dynamic Environmental Conditions
DOI:
https://doi.org/10.29114/ajtuv.vol9.iss2.364Ключевые слова:
Linear transducer, piezoelectric degradation, thermal cycling, reliabilityАннотация
Linear ultrasonic transducers are essential for medical diagnostic imaging, yet their behavior under dynamic environmental conditions remains insufficiently characterized. This study examines typical failure modes of linear array transducers exposed to extreme temperatures and humidity relevant to field applications. Using accelerated ageing tests and electrical parameter monitoring, we outline dominant degradation mechanisms in piezoelectric materials such as PZT ceramics. Results show that thermal cycling leads to noticeable decreases in piezoelectric and dielectric performance, accompanied by increased dielectric losses. SEM and XRD analyses reveal progressive microstructural deterioration, including grain damage, rising porosity, and partial amorphization. A threshold temperature above which degradation accelerates markedly is identified, and predictive models for estimating remaining useful life are proposed.
Скачивания
Библиографические ссылки
Szabo, T. L. (2014), Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out, 2nd ed. Boston, MA: Academ-ic Press, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/C2011-0-07261-7.
Hoskins, P.R. (2011), Principles of ultrasound elastography, Ultrasound. 2011;20(1):8-15. doi:10.1258/ult.2011.011005.
Grazhdani, H., David, E., Ventura Spagnolo, O., Buemi, F., Perri, A., Orsogna, N., Gigli, S., Chimenz, R. (2018), Quality assurance of ultrasound systems: current status and review of literature, J Ultrasound. 2018 Sep;21(3):173-182. doi: 10.1007/s40477-018-0304-7.
Dimitrova, А. (2025), Reliability testing of control systems in medical ultrasound equipment, in Proc. 16th Nat. Conf. Electronics 2025, Sofia, Bulgaria.
Chen, W.P. & Chan, H. & Yiu, F. & Ng, K. & Liu, P. (2002), Water-Induced Degradation in Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Dermics. Applied Physics Letters, Vol. 80/19, pp. 3587-3589. DOI: 10.1063/1.1479205.
Wang, L., Li, B., Hu, B. et al. (2022), Failure mode effect and criticality analysis of ultrasound device by classification tracking, BMC Health Serv Res 22, 429, https://doi.org/10.1186/s12913-022-07843-4.
Smith, W. A. (1989), The role of piezocomposites in ultrasonic transducers, Proceedings., IEEE Ultrasonics Symposium, Montreal, QC, Canada, 1989, pp. 755-766 vol.2, DOI: 10.1109/ULTSYM.1989.67088.
Nakamura, K. (2012), Ultrasonic Transducers: Materials and Design for Sensors, Actuators and Medical Applications, Cambridge, UK: Woodhead Publishing, 2012.
Dimitrova, A. (2025), Thermal stability and failure of piezoelectric materials under temperature shocks, in Proc. 16th Nat. Conf. Electronics 2025, Sofia, Bulgaria, 2025.
Vaskeliene, V., Sliteris, R., Kazys, R.J., Zukauskas, E., Mazeika, L. (2023), Development and Investigation of High-Temperature Ultrasonic Measurement Transducers Resistant to Multiple Heating–Cooling Cycles, Sensors 2023, 23, 1866
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Angelina Dimitrova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
СОГЛАШЕНИЕ О ПУБЛИКАЦИИ
Ежегодный журнал Технического университета Варны (ЕЖТУВ) гарантирует опубликование оригинальных материалов и, в то же время, предоставление своим авторам значительной свободы. Для этого мы придерживаемся гибкой политики в отношении авторских прав, означающей, что передача издателю авторских прав отсутствует, и авторы сохраняют эксклюзивные авторские права на свою работу.
При подаче рукописи ответственный автор должен принять условия, изложенные в данном Соглашении о публикации и состоящие в следующем:
ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ПРАВ ОТВЕТСТВЕННЫМ АВТОРОМ
Ответственный автор предоставляет AJTUV в течение полного срока действия авторского права и любых продлений или подновлений этого срока следующее:
• безотзывное неисключительное право публиковать, воспроизводить, переиздавать, передавать, распространять и иным образом использовать Работу в электронных и печатных изданиях и в производных произведениях по всему миру, на всех языках и во всех известных в настоящее время или появившихся впоследствии СМИ.
• безотзывное неисключительное право создавать и хранить электронные архивные копии Работы, в том числе право депонирования Работы в цифровых хранилищах открытого доступа.
• безотзывное неисключительное право лицензировать других лиц на воспроизведение, перевод, переиздание, передачу и распространение Работы при условии, что Авторы должным образом указаны (в настоящее время это осуществляется путем публикации Работы в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Unported License).
Авторское право на Работу принадлежит Авторам. Авторы сохраняют за собой права на патенты, товарные знаки и другие права на интеллектуальную собственность.
ОБЯЗАННОСТИ ОТВЕТСТВЕННОГО АВТОРА
При распространении или повторной публикации Работы Ответственный Автор соглашается указывать AJTUV, в котором опубликована Работа, как источник первой публикации. Ответственный Автор гарантирует, что соавторы также будут согласны, чтобы Работа опубликовалась в AJTUV, который будет рассматриваться как первичный источник публикации в случае ее распространения или переиздания.
ГАРАНТИИ СО СТОРОНЫ ОТВЕТСТВЕННОГО АВТОРА
Ответственный автор гарантирует, что его Работа не нарушает закон или права какой-либо третьей стороны и, в частности, что Работа не содержит дискредитирующие материалы и не нарушает какие-либо литературные или имущественные права, права интеллектуальной собственности или любые другие права, касающиеся неприкосновенности частной жизни. Ответственный автор гарантирует, что Работа является оригинальной, официально не публиковалась ни в одном другом рецензируемом журнале, книге или редактируемом сборнике, и не рассматривается для какой-либо подобной публикации. Ответственный автор также гарантирует, что он или она имеет полное право заключить это соглашение. Если Работа была подготовлена совместно с другими соавторами, Ответственный Автор гарантирует, что все соавторы согласны с представлением и публикацией Работы.
Ответственный автор обязуется не вовлекать ЕЖТУВ в какие-любо нарушения вышеупомянутых заявлений и гарантий.
ПРАВА И ОБЯЗАННОСТИ ЕЖТУВ
ЕЖТУВ соглашается опубликовать Работу от имени ее авторов. ЕЖТУВ получает от имени авторов полномочия по обеспечению предусмотренных данным соглашением прав в отношении третьих сторон (например, в случаях плагиата или нарушения авторских прав).
Заявление о конфиденциальности ЕЖТУВ
Имена и адреса электронной почты, существующие на веб-сайте ЕЖТУВ, будут использоваться только и исключительно в заявленных целях данного ежегодного журнала и не будут доступны в иных целях или для любой другой стороны.
Вся предоставленная личная информация останется исключительно у издателя и не будет передаваться каким-либо внешним лицам, если на это не будет предоставлено предварительное разрешение.
Ваша личная информация никоим образом не будет продаваться, распространяться или публиковаться.
