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壓電式換能器
閱讀�17373時間�2011-02-14 18:09:47

  壓電�換能�是利用某些單晶材料的壓電效應(yīng)和某些多晶材料的電致伸縮效應(yīng)來將電能與聲能�(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的器件。因其電聲效率高、功率容量大以及�(jié)�(gòu)和形狀可以根據(jù)不同的應(yīng)用分別�(jìn)行設(shè)計,在功率超聲領(lǐng)域應(yīng)用廣��

原理

  壓電效應(yīng)

  某些單晶材料的結(jié)�(gòu)具有非對稱特�,當(dāng)這些材料受到外加�(yīng)力作用而產(chǎn)生應(yīng)變時,其�(nèi)部晶格結(jié)�(gòu)的變化(形變)會破壞原來宏觀表現(xiàn)為電中性的狀�(tài),產(chǎn)生極化電場(電極化),所�(chǎn)生的電場(電極化�(qiáng)度)與應(yīng)變的大小成正�。這種�(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng),它是由居里兄弟�1880年發(fā)�(xiàn)�。隨后,�1881年又�(jìn)一步發(fā)�(xiàn)這類單晶材料還具有逆壓電效�(yīng),即具有正壓電效�(yīng)的材料在受到外加電場作用時,會有�(yīng)力和�(yīng)變產(chǎn)�,其�(yīng)變與外電場的大小成正��

  壓電效應(yīng)是晶體結(jié)�(gòu)的一個特�,它與晶體結(jié)�(gòu)的非對稱性有�(guān),而壓電效�(yīng)的大小及性質(zhì)則與施加的應(yīng)力或電場對晶體結(jié)晶軸的相對方向有�(guān)�

  具有壓電效應(yīng)的單晶材料種類很�,最常用的如天然石英(SiO2)晶�,以及人工單晶材料如硫酸鋰(Li2SO4)、鈮酸鋰(LiNbO3)等��

  電致伸縮效應(yīng)

  某些多晶材料中存在有自發(fā)形成的分子集�(tuán),即所謂“電疇”,它具有一定的極化,并且沿極化方向的長度往往與其他方向的長度不同。當(dāng)有外加電場作用時,電疇會�(fā)生轉(zhuǎn)動,使其極化方向與外加電場方向趨于一�,從而使該材料沿外加電場方向的長度將�(fā)生變�,表�(xiàn)為彈性應(yīng)�。這種�(xiàn)象稱為電致伸縮效�(yīng)�

  電致伸縮效應(yīng)也有逆效�(yīng),即具有電致伸縮效應(yīng)的多晶材料在�(jīng)受外加應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變時,其總的極化�(qiáng)度將會發(fā)生變�,即表現(xiàn)為電極化(產(chǎn)生電場)�

  因此,電致伸縮效�(yīng)可以說與電極化現(xiàn)象有�(guān)(自極化��

特點

  壓電式換能器的主要特點是電聲�(zhuǎn)換效率高,特別是接收靈敏度高,但其機(jī)械強(qiáng)度較低(脆性大�,因而在大功率應(yīng)用上受到限制(不過目前的技�(shù)已能�(dá)到數(shù)百瓦到上千瓦的聲輻射功率�。此�,某些單晶材料容易溶于水而失效(水解��

正負(fù)極區(qū)�

  壓電換能器是一般部分正�(fù)極的。因為壓電換能器都是交流�(qū)�。但象清洗,焊接換能�,為了方�,一般把跟前后蓋板連接的電極認(rèn)為是�(fù)�。檢測用的換能器,如果是金屬外殼的,一般會把金屬外殼跟壓電換能器其中一級接在一�,當(dāng)屏蔽用,這個當(dāng)�(fù)��

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