山東定制壓電陶瓷廠家
發(fā)布時(shí)間：2024-02-22 01:12:06
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壓電陶瓷換能器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)， 陶瓷片就會(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。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、超聲疾病治療等方面。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。
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壓電陶瓷是一種具有壓電效應(yīng)的多晶體。因生產(chǎn)工藝和陶瓷相近而得名。壓電陶瓷基本都是鐵電體：當(dāng)溫度低于居里溫度Tc時(shí)，晶體中晶胞的離子發(fā)生位移，造成正負(fù)電荷中心不重合，進(jìn)而產(chǎn)生固有電偶極矩；相鄰晶胞產(chǎn)生同樣的連鎖反應(yīng)，擴(kuò)展成為鐵電體的基本單元——電疇。壓電陶瓷的壓電效應(yīng)機(jī)理與石英晶體大不相同，未經(jīng)極化處理的壓電陶瓷材料是不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)的。經(jīng)極化處理后，剩余極化強(qiáng)度會(huì)使與極化方向垂直的兩端出現(xiàn)束縛電荷（一端為正，另一端為負(fù)），由于這些束縛電荷的作用在陶瓷的兩個(gè)表面吸附一層來(lái)自外界的自由電荷，并使整個(gè)壓電陶瓷片呈電中性。
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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(dú)特結(jié)構(gòu)，但作為多晶體，內(nèi)部電疇的排列方向雜亂無(wú)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(gè)強(qiáng)直流電場(chǎng)，使陶瓷內(nèi)的電疇沿電場(chǎng)方向取向排列；在電場(chǎng)去除后，陶瓷內(nèi)仍能保留相當(dāng)?shù)氖Ｓ鄻O化強(qiáng)度，也就具備了壓電性能。極化狀態(tài)可以用電滯回線來(lái)描述：壓電陶瓷的極化強(qiáng)度隨電場(chǎng)強(qiáng)度的增大而增大，在C點(diǎn)達(dá)到飽和；若逐漸減小電場(chǎng)強(qiáng)度，極化強(qiáng)度將沿另一條曲線減小，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度降為0時(shí)，極化強(qiáng)度保留在Pr點(diǎn)，即剩余極化強(qiáng)度。
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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℃。