山西定制數(shù)字聲波測(cè)井換能器廠家
發(fā)布時(shí)間：2023-08-04 01:21:21
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水聲換能器的容性負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生很大的無(wú)功功率，因此需要設(shè)計(jì)匹配電路，匹配包括調(diào)諧和阻抗匹配。是利用晶體（石英或酒石酸鉀鈉）壓電陶瓷（鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等）的壓電效應(yīng)或鐵鎳合金的磁致伸縮效應(yīng)來(lái)進(jìn)行工作的。所謂壓電效應(yīng)，就是把晶體按一定方向切成薄片，并在晶體薄片上施加壓力，在它的兩端面上會(huì)分別產(chǎn)生正電荷和負(fù)電荷。反之在晶體薄片上施加拉伸力時(shí)，的兩個(gè)端面上就會(huì)產(chǎn)生與加壓力時(shí)相反的電荷。聲納發(fā)射超聲波時(shí)就把超聲波振蕩電壓加在晶體薄片的兩個(gè)端面上。于是晶體的厚度就會(huì)隨著超聲波振蕩電壓而變化，產(chǎn)生超聲波震動(dòng)。晶體震動(dòng)推動(dòng)周?chē)乃彤a(chǎn)生的超聲波的輻射。
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壓電圓環(huán)換能器有空氣背襯或溢流式兩種結(jié)構(gòu)。換能器兩邊加端蓋，內(nèi)部形成空氣腔，然后水密封裝，就是空氣背襯結(jié)構(gòu)；兩端不加蓋，只把壓電圓環(huán)水密，讓流體自由進(jìn)出圓環(huán)內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為溢流圓環(huán)換能器。溢流圓環(huán)換能器由于兩端開(kāi)口，內(nèi)外壓力平衡，理論上可以工作在任何深度，適用于深水、變深工作的要求。溢流圓環(huán)在水下工作時(shí)除了換能器本身的徑向振動(dòng)外，還帶動(dòng)腔體內(nèi)的液體振動(dòng)。利用液腔振動(dòng)模態(tài)和圓環(huán)徑向振動(dòng)模態(tài)的振動(dòng)耦合，可得到較寬的工作頻帶。
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壓電陶瓷材料的性能取決于溫度，溫度的變化將極大地改變壓電陶瓷的性能。例如，靜電容量和損耗因子會(huì)隨著溫度的升高而增加，而過(guò)高的溫度會(huì)降低性能和使用壽命。因此，溫度是影響壓電陶瓷性能的一個(gè)非常重要的因素，建議大家在使用壓電陶瓷的過(guò)程中考慮溫度的影響。溫度的升高會(huì)導(dǎo)致壓電陶瓷的介電常數(shù)發(fā)生明顯的變化，即壓電陶瓷的靜電容量會(huì)發(fā)生變化，并且壓電陶瓷的靜電容量會(huì)從室溫到80℃增加約40 %。壓電陶瓷的應(yīng)用溫度范圍取決于壓電陶瓷材料的居里溫度，我們通常使用的堆疊型壓電陶瓷PST150系列居里溫度為155℃ 推薦的使用溫度為- 25～80℃ 對(duì)于高壓壓電陶瓷hs/ht材料，居里溫度為340℃，推薦的使用溫度約為175℃。低壓和高溫壓電陶瓷能耐受的溫度是200℃。
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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(lèi)，這里謹(jǐn)對(duì)水聲換能器許多國(guó)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(jìn)行分類(lèi)，此外，還可以按功率、壓力等大小進(jìn)行分類(lèi)。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(dòng)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(dá)到2KW以上的換能器稱(chēng)為高功率高功率換能器；而靜水壓大于1MPα的稱(chēng)為高壓力換能器； 此外還有作水聲計(jì)量用的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器等。
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壓電陶瓷換能器在工業(yè)中還被廣泛用作水中導(dǎo)航、海洋探測(cè)、精密測(cè)量、超聲清洗、固體探傷以及醫(yī)學(xué)成像、超聲診斷等方面。當(dāng)今壓電超聲換能器的另一個(gè)應(yīng)用的領(lǐng)域是遙測(cè)和遙控系統(tǒng)，其具體應(yīng)用實(shí)例主要有：壓電陶瓷蜂鳴器、壓電點(diǎn)火器、超聲顯微鏡等。是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能和聲能的相互轉(zhuǎn)化。壓電超聲換能器就是其中的一種，它是水下發(fā)射和接收超聲波的水聲器件。處于水中的壓電換能器在聲波的作用下，換能器兩端會(huì)感應(yīng)出電荷來(lái)，這就是聲波接收器;若在壓電陶瓷片上施加一個(gè)交變電場(chǎng)，就會(huì)時(shí)而變薄時(shí)而變厚，同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)射聲波，這就是超聲波發(fā)射器。
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壓電陶瓷可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能（正壓電效應(yīng)），如壓電陶瓷打火機(jī)；還可以將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能（逆壓電效應(yīng)），如口罩機(jī)上使用的超聲波換能器壓電陶瓷環(huán)。為機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的法器，壓電陶瓷具備神奇的結(jié)構(gòu)屬性：自發(fā)極化。普通的介質(zhì)陶瓷，只有在外電場(chǎng)作用下才能極化。而壓電陶瓷無(wú)需借助外電場(chǎng)，僅僅依靠本身的鐵電體結(jié)構(gòu)，就能自發(fā)極化。不過(guò)，的自發(fā)極化與溫度有關(guān)：在居里溫度Tc以上，晶體處于順電態(tài)，不能自發(fā)極化；在居里溫度Tc以下，晶體處于鐵電態(tài)，能夠自發(fā)極化。