陜西供應(yīng)壓電陶瓷廠家
發(fā)布時間:2023-03-26 01:26:04
陜西供應(yīng)壓電陶瓷廠家
壓電陶瓷換能器是一種具有壓電特性的電子陶瓷材料,與不含鐵電成分的典型壓電石英晶體的主要區(qū)別在于,構(gòu)成其主要成分的晶相都是鐵電晶粒。 因為陶瓷是具有隨機取向晶粒的多晶聚集體,所以每個鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是迷失方向的。 為了使陶瓷表現(xiàn)出宏觀壓電特性,壓電陶瓷必須在燒制后在強直流電場中極化,端面經(jīng)受多個電極,從而原始無序取向的極化矢量優(yōu)先取向于電場方向,電場除去后,極化處理后的壓電陶瓷將保持一定的宏觀殘余極化強度,從而使陶瓷具有一定的壓力。

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水聲換能器由于用途和使用的不同而有不同的分類,這里謹(jǐn)對水聲換能器許多國家均把水聲換能器劃屬超聲換能器之例。水聲換能器經(jīng)常按工作頻帶進行分類,此外,還可以按功率、壓力等大小進行分類。按頻率高低有低頻換能器、中頻換能器和高頻換能器之分。低頻換能器的頻率范圍,大體為數(shù)十赫茲到4千赫茲, 如拖曳線列陣工作頻率為數(shù)十赫到數(shù)千赫;中頻換能器頻率范圍大體為3.5千赫到50千赫,艦船用主動聲換能器多在此頻段范圍內(nèi);高頻換能器頻率范圍大體為45千赫到3000千赫以上。連續(xù)功率達到2KW以上的換能器稱為高功率高功率換能器;而靜水壓大于1MPα的稱為高壓力換能器; 此外還有作水聲計量用的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器等。

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靜態(tài)負(fù)載:在壓電陶瓷產(chǎn)生位移過程,負(fù)載力大小不發(fā)生變化。彈簧型負(fù)載(非恒定負(fù)載):當(dāng)產(chǎn)生位移時,負(fù)載值隨著彈簧反作用發(fā)生變化。彈簧負(fù)載(非恒定負(fù)載):由于產(chǎn)生的出力和壓電陶瓷的彈簧常數(shù)間的關(guān)系,位移范圍發(fā)生變化。靜態(tài)恒定負(fù)載:初始位置(0V位置)由于彈簧常數(shù)而下降,但是在靜態(tài)恒定負(fù)載下總位移范圍不變?;旧希呻妷褐档拇笮】刂颇繕?biāo)位移和產(chǎn)生的出力的大小。但在驅(qū)動時,需要考慮由于陶瓷本身的遲滯或共振產(chǎn)生的振鈴響聲。在脈沖驅(qū)動時,還需進一步考慮由于介電損耗、壓電陶瓷電容充放電電流和功率輸出產(chǎn)生的熱量。

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壓電陶瓷的壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在力的作用下,產(chǎn)生形變,引起介質(zhì)表面帶電,這是正壓電效應(yīng)。反之,施加激勵電場,介質(zhì)將產(chǎn)生機械變形,稱逆壓電效應(yīng)。并非所有的陶瓷都具有壓電效應(yīng)。作為壓電陶瓷的原材料,在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對稱中心的晶體,如氧化鉛、氧化鋯、氧化鈦、碳酸鋇、氧化鈮、氧化鎂、氧化鋅等。在32種點群的晶體中,只有20種非中心對稱點群的晶體才有壓電效應(yīng)。將這些原材料在高溫下致密燒結(jié),制成陶瓷,并將制好的陶瓷在直流高壓電場下進行極化處理,才能成為壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷等。

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制造單層壓電元件的基本技術(shù)是使用噴霧干燥的顆粒材料壓制成型體。這是通過使用高達1 MN壓縮力的高容量壓力機實現(xiàn)的。考慮到燒結(jié)收縮,或者加工過量,成型體要么是真實尺寸的,要么在燒結(jié)后除去,以達到所需的精度。通過使用高產(chǎn)量的內(nèi)側(cè)鋸切設(shè)備,可以制造非常薄的壓電元件(盤、板、管等)。單層元件是只有一層壓電陶瓷組成的產(chǎn)品,其中導(dǎo)電金屬電極施加到兩個相對側(cè)。這些電極在材料極化期間使用(如磁性材料中那樣對準(zhǔn)電偶極子),并且還用作在使用期間施加電場的電觸點。單層壓電陶瓷元件是通過常規(guī)工藝將壓電陶瓷粉末進行壓制而成,如單軸壓制、等靜壓和擠壓。

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產(chǎn)生自發(fā)極化的條件是:離子位移后固定在新位置上的力大于位移后的恢復(fù)力。雖然具備自發(fā)極化的獨特結(jié)構(gòu),但作為多晶體,內(nèi)部電疇的排列方向雜亂無章,極化效應(yīng)相互抵消,導(dǎo)致宏觀不呈現(xiàn)壓電效應(yīng)。極化是壓電陶瓷的“激活”方式。所謂極化,就是在壓電陶瓷上施加一個強直流電場,使陶瓷內(nèi)的電疇沿電場方向取向排列;在電場去除后,陶瓷內(nèi)仍能保留相當(dāng)?shù)氖S鄻O化強度,也就具備了壓電性能。極化狀態(tài)可以用電滯回線來描述:壓電陶瓷的極化強度隨電場強度的增大而增大,在C點達到飽和;若逐漸減小電場強度,極化強度將沿另一條曲線減小,當(dāng)電場強度降為0時,極化強度保留在Pr點,即剩余極化強度。