壓電陶瓷片是一種電子發(fā)音元件,以鋯鈦酸�壓電陶瓷材料制成?;趬弘娦?yīng)原理,當(dāng)在兩片電極上面接通交流音頻信�(hào)�(shí),壓電片�(huì)根據(jù)信號(hào)的大小頻率發(fā)生震�(dòng)而產(chǎn)生相�(yīng)的聲音來。壓電陶瓷片由于�(jié)�(gòu)�(jiǎn)單造價(jià)低廉,被廣泛的應(yīng)用于電子電器方面如:玩具,發(fā)�電子�,電子儀��電子�表,定時(shí)�等方��
壓電效應(yīng)具有可逆性:若在壓電陶瓷片上施以音頻電壓,就能產(chǎn)生機(jī)械振�(dòng),發(fā)出聲�;反�,壓電陶瓷片受到�(jī)械振�(dòng)(或壓�)�(shí),片上就�(chǎn)生一定數(shù)量的電荷Q,從電極上可輸出電壓信號(hào)�
目前比較常見的鍺鈦酸鉛壓電陶瓷片(PZT),是用鋯、鈦、鉛的氧化物配制后燒�(jié)而成的。鑒于人耳對(duì)頻率約為3kHz的音響最敏感,所以通常將壓電陶瓷片的諧振頻率f0�(shè)�(jì)�3kHz左右??紤]到在低頻下工�,僅用一片壓電陶瓷片難以滿足頻率要求,—般采用雙膜片結(jié)�(gòu),其外形與符�(hào)如圖1所示。它是把直徑為d的壓電陶瓷片與直徑為D的金屬振�(dòng)片復(fù)合而成�。D一般為15~40mm,復(fù)合振�(dòng)片的總厚度為h�
�(dāng)壓電材料—定�(shí),諧振頻率與h成正�,與(D/2)2成反比。諧振頻率fo與復(fù)合振�(dòng)片的直徑D呈指�(shù)�(guān)�,如�2(a)所示。顯然D愈大,低頻特性愈�。壓電陶瓷片作傳聲器使用�(shí),工作頻率約�300Hz~5kHz。壓電陶瓷片的阻抗Z取決于d/D之比,由�2(b)可見,阻抗隨d/D比值的增大而降��
壓電陶瓷片有兩種�(qū)�(dòng)方式。種是自激振蕩式驅(qū)�(dòng)。其電路原理是通過晶體管放大器提供正反�,構(gòu)成壓電晶體振蕩器,使壓電陶瓷片工作在諧振頻率fo上而發(fā)�。此�(shí)壓電陶瓷片呈低阻�,輸出音量受輸入電流控制,因此亦稱為電流�(qū)�(dòng)��
第二種為他激振蕩式驅(qū)�(dòng),利用方�(或短形波)振蕩器來激�(lì)�(fā)�。這時(shí)壓電陶瓷片一般工作于fo之外的頻率上,因此阻抗較�,輸入電流較�,它居于電壓�(qū)�(dòng)�。其�(yōu)�(diǎn)是音域較寬。音色較��
1、電壓測(cè)試法
在業(yè)余條件下,可以用萬用表的電壓擋來檢查壓電陶瓷片的�(zhì)量好�,具體方法是:將萬用�?yè)�?.5V直流電壓�,左手拇指與食指輕輕握住壓電陶瓷片的兩面,右手持兩支表筆,紅表筆接金屬片,黑表筆橫放在陶瓷表面上,如�1所�。然后左手拇指與食指稍用力壓緊一�,隨即放�,壓電陶瓷片上就先后�(chǎn)生兩�(gè)極性相反的電壓倍號(hào),使指針先是向右捏一下,接著返回零位,又向左擺一下。擺�(dòng)幅度約為0.1~0.15V。在壓力相同的情況下,擺幅愈�,壓電陶瓷片的靈敏度愈高。若表針不動(dòng),說明壓電陶瓷片�(nèi)部漏電或者破��
交換兩支表筆位置后重新試�(yàn),指針擺�(dòng)順序�(yīng)為:向左�->回零->向右�->回零�
在意事項(xiàng)�
①如果用交流電壓�,就觀察不到指針擺�(dòng)情況,這是由于所�(chǎn)生的電壓信號(hào)變化較緩慢的緣故�
?、跈z查之�,首先用R×1k或R×10k檔測(cè)量絕緣電�,應(yīng)為無窮大,否則證明漏�,壓電陶瓷片受強(qiáng)烈震�(dòng)而出�(xiàn)裂紋后,可用電烙鐵在裂紋處薄薄地徐上一層焊�,—般能繼�(xù)使用�
?、蹤z查時(shí)用力不宜過大、過�,更不得彎折壓電陶瓷�;勿使表筆頭劃傷陶瓷�,以免損壞片��
?、苋粼趬弘娞掌弦恢奔雍愣ǖ膲�?,由于電荷不斷泄�,指針擺�(dòng)一下就�(huì)慢慢地回��
2.電流測(cè)試法
利用萬用�50uA擋,也可以檢查壓電陶瓷片的好�。電路如�2所示。將紅表筆接金屬�,黑表筆接壓電陶瓷表�。兩手沿軸向施以作用�+F�-F�(shí),表針應(yīng)向右擺幾�(gè)微安;再松開手時(shí),表針又向左擺幾�(gè)微安;設(shè)施力與松力時(shí)間均為dt,則通過微安表的電流平均值分別為:I=+Q/△t,I2=-Q/△t�
3.借助反相器測(cè)試法
前面介紹過壓電陶瓷片有自激振蕩式驅(qū)�(dòng)和他激振蕩式驅(qū)�(dòng)兩種方式,下面是根據(jù)第二種方式而設(shè)�(jì)的檢查壓電陶瓷片的電路圖見圖3�(xiàn)采用一片CC4069六反相器,由反相器F1和F2�(gòu)成兩�(jí)反相式阻容振蕩器,F(xiàn)3起隔離作用。接上壓電陶瓷片�,即組成完整的蜂鳴器(BZ)電路。圖中的�(shù)字表示CC4069的管腳號(hào)。實(shí)選R1�470kΩ可調(diào)電阻,C�470pF,F(xiàn)R2�1MΩ。代入式(f0=0.455/(R1C1))中求出輸出方波頻率f0約為2kHz。電源電壓VDD�6~9V�
閉合開關(guān)S�(shí),被�(cè)壓電陶瓷片應(yīng)能發(fā)�。然后逐漸�(diào)整R1,當(dāng)R1↑時(shí),fo�,音�(diào)升高;當(dāng)R1↓時(shí),fo↓,音調(diào)降低�
用這種方法還可�(cè)量壓電陶瓷片的頻率特��
壓電陶瓷片主要用于壓電揚(yáng)聲器、傳聲器、超聲延遲線、測(cè)量振�(dòng)和測(cè)量壓力的傳感�、電話中的送受話器等方面作�(jī)械能(聲能)�(zhuǎn)換成電能,或在低功率下由電能�(zhuǎn)換成�(jī)械能的換能元�;也可應(yīng)用于超聲波清洗焊接、探�、超聲診�、超聲醫(yī)�、水聲發(fā)�、引�、引爆等作高壓強(qiáng)功率�(shí)將電能轉(zhuǎn)換成�(jī)械能的換能元��