山東定制隨鉆聲波測(cè)井換能器規(guī)格
發(fā)布時(shí)間：2024-08-03 01:09:06
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換能器按組成的壓電元件形狀分為薄板形, 圓片形, 圓環(huán)形, 圓 管形, 圓棒形, 薄殼球形, 壓電薄膜等;換能器按振動(dòng)模式分為伸縮振動(dòng), 彎曲振動(dòng), 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等;換能器按伸縮振動(dòng)的 方向分為厚度, 切向, 縱向, 徑向等;按壓電轉(zhuǎn)換方式 分為發(fā)射型 ( 電-聲轉(zhuǎn)換) , 接收型 ( 聲-電轉(zhuǎn)換) , 發(fā)射/接收復(fù)合型等。換能器按工作環(huán)境分為液體, 固體, 氣體, 生物體等。一般來(lái)說(shuō)，就是一個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器件，不帶電路的。換能器是超聲波設(shè)備的核心器件，其特性參數(shù)決定整個(gè)設(shè)備的性能。換能器主要有磁致伸縮和壓電晶體兩大類。
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1、自發(fā)極化。120℃以下，BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)稍有畸變，為四方結(jié)構(gòu)，Ba2+和Ti4+相對(duì)于O2-產(chǎn)生了一個(gè)位移，結(jié)果導(dǎo)致正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生了極化。鐵電晶體中存在著自發(fā)極化方向不同的小區(qū)域，那些自發(fā)極化方向相同的區(qū)域稱為電疇。對(duì)于自發(fā)極化而言，從宏觀統(tǒng)計(jì)來(lái)看，晶體中存在著各個(gè)方向的自發(fā)極化，它們相互抵消，宏觀上對(duì)外不呈現(xiàn)極性。2、人工極化就是在上加一足夠高的直流電場(chǎng)，并保持一定的溫度和時(shí)間，迫使其電疇轉(zhuǎn)向，或者說(shuō)迫使其自發(fā)極化作定向排列。陶瓷中電疇在極化處理前后的變化情況。3、鐵電陶瓷，某些材料在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化。而且其自發(fā)極化可以因外電場(chǎng)的作用而轉(zhuǎn)向，材料的這種特性稱為鐵電性。具有這種特性的陶瓷材料稱為鐵電陶瓷。
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壓電陶瓷按照組元分類：1. 單元系壓電陶瓷材料：鈦酸鋇陶瓷、鈦酸鉛陶瓷；2. 二元系壓電陶瓷材料：鋯鈦酸鉛陶瓷通常簡(jiǎn)稱為PZT陶瓷，這種壓電陶瓷目前受到廣泛應(yīng)用；3. 三元系壓電陶瓷材料，通常是在具有鈣鈦礦性結(jié)構(gòu)的鋯鈦酸鉛{PbZrO3-PbTiO3}中二元系再增加第三種{化學(xué)通式為ABO3型}化合物而形成的三元系固溶體。所增加的第三種成分，它們的共同特點(diǎn)是在摻入PbZrO3-PbTiO3之中形成固溶體后不改變整個(gè)晶格的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。4. 多元系壓電陶瓷材料。按照特定應(yīng)用情況分類：用于電力轉(zhuǎn)換器的材料（超聲波應(yīng)用）；用于傳感器的材料（超聲波發(fā)射器和接收器）；用于啟動(dòng)器的材料（定位或注射系統(tǒng)）；用于特殊應(yīng)用的材料。
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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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聲波測(cè)井換能器是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)后再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。測(cè)井工程中，測(cè)井儀器的壓電陶瓷隨儀器下到井下1500-6000米深的井下，井下的溫度100-230度左右，大氣壓力30-130MP有些井下還伴有硫化氫等復(fù)雜氣體，而傳統(tǒng)的聲波測(cè)井換能器為銀電極并且電極涂在壓電陶瓷的表面，如YTG系列的8條12條切向極化聲波測(cè)井換能器，是由圓管形壓電陶瓷元件經(jīng)涂銀后切向極化后制成，換能器的陶瓷體硬度高約1000HV，銀電極的硬度低約70HV，他們的硬度差距懸殊，兩者之間的膨脹系數(shù)不同，銀電極在ΙΟ-ΙΟΟΚΗζ振動(dòng)狀態(tài)下承受壓力和溫度以及復(fù)雜環(huán)境的影響下，銀層會(huì)嚴(yán)重脫落，造成測(cè)井結(jié)果不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響測(cè)井工程質(zhì)量。
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換能器的接收電壓靈敏度，又稱自由場(chǎng)電壓靈敏度。這里所謂的自由場(chǎng)是指均勻各向同性媒質(zhì)中可以忽略邊界影響時(shí)的聲場(chǎng)。有效聲中心是指在發(fā)生器上或附近的一點(diǎn)，從遠(yuǎn)處觀察時(shí)似乎聲波是從該點(diǎn)發(fā)出的球面發(fā)散聲波，即聲源直徑很小以至可以近似地把它看作點(diǎn)聲源。在給出換能器自由場(chǎng)電壓靈敏度時(shí)，一般還應(yīng)同時(shí)指明參考點(diǎn)，指定方向和輸出端。若是接收換能器輸出端阻抗無(wú)限大時(shí)，則此時(shí)的接收電壓靈敏度就稱為開(kāi)路靈敏度（或稱開(kāi)路響應(yīng)）。