安徽定制數(shù)字聲波測(cè)井換能器規(guī)格
發(fā)布時(shí)間：2025-03-04 00:57:32
安徽定制數(shù)字聲波測(cè)井換能器規(guī)格
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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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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壓電陶瓷換能器通過(guò)發(fā)射出的超聲波，會(huì)產(chǎn)生上下振動(dòng)。超聲波上下發(fā)射出去的，就叫做縱波。超聲波發(fā)射面在上下振動(dòng)的時(shí)候，超聲波左右發(fā)射出去時(shí)，就叫做橫波。的工作原理，壓電陶瓷換能器主要由壓電陶瓷，振子，匹配層等結(jié)構(gòu)組成。由材料的壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，超聲波換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率（即超聲波）再傳遞出去，自身消耗很少的一部分功率。另外由于單個(gè)換能器承受功率有限，通常采用多個(gè)換能器組合而成，來(lái)達(dá)到功率要求，稱之為換能器功率合成。
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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(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，此外，還可以按功率、壓力等大小進(jìn)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(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(jì)量用的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器等。
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壓電圓環(huán)換能器是水聲換能器中較常見的換能器之一，可用于發(fā)射和接收聲波，由于其核心結(jié)構(gòu)壓電陶瓷圓環(huán)。具有圓周對(duì)稱結(jié)構(gòu)。因此具有水平無(wú)指向性的優(yōu)點(diǎn)，常用于做標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射換能器或水聽器。壓電圓環(huán)換能器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、制作工藝成熟、有效機(jī)電耦合系數(shù)近于材料本身等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。壓電圓環(huán)換能器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作性能穩(wěn)定、水平無(wú)指向性、可深水工作、具有較高的接收靈敏度等諸多優(yōu)異性能，因此在水聲通信領(lǐng)域、水聲探測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如應(yīng)用在艦艇的大型被動(dòng)聲吶基陣中，主動(dòng)拖曳聲吶、各種通信節(jié)點(diǎn)、水下聲信標(biāo)、深海應(yīng)答器、釋放器等。
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鈦酸鋇類（BaTiO3），原材料有二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鍶等；鋯鈦酸鉛類（PbZrTiO3），原材料有二氧化鈦、氧化鋯、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鈮、氧化鑭等；鈮鎂酸鉛類，原材料有氧化鈮、氧化鎂、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鑭等。電極是銀和低溫玻璃材料。當(dāng)電壓作用于壓電陶瓷時(shí)，便會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。另一方面，當(dāng)振動(dòng)壓電陶瓷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，便會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)?；谝陨献饔?，便可以將壓電陶瓷用作超聲波傳感器。