換能器對壓電陶瓷材料的要求

2022-11-04 10:52:06

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適合于做換能器的壓電陶瓷材料有三大類。一類是用于機電和電聲轉(zhuǎn)換的陶瓷材料，這些壓電陶瓷材料具有較高的機電耦合系數(shù)，在準靜態(tài)下，若沒有特寬和特窄的頻率帶寬要求，信號的幅度屬于小到中等檔次時則可以用這類壓電陶瓷材料。

這類材料內(nèi)有介電常數(shù)分別為(1000—2000)和(2000—5000)兩類，介電常數(shù)較高的一類壓電陶瓷材料居里溫度和矯頑場都要比介電常數(shù)小的材料低，這樣影響了它使用的溫度和幅度范圍。第二類材料為低QIll值寬帶壓電陶瓷材料。

這類材料具有低Qlll值的特點，可以制成性能特別優(yōu)良的超聲換能器，在材料測試設備和超聲分析設備上，這些材料的介電常數(shù)有的很高，在3000左右，有的很低在300左右，這些材料的阻抗能和所需的頻率相匹配。

壓電陶瓷換能器

第三類材料是大功率壓電陶瓷材料和引燃引爆壓電陶瓷材料，一般的壓電陶瓷，由于電疇的運動(滯后效應)的損耗隨電場的強度和機械應力的變大，而其損耗也急劇增大，而且越來越顯著，在大功率下，陶瓷會發(fā)熱，甚至被燒毀，在大功率陶瓷中，由于加進了特殊的摻雜物，電疇運動相對穩(wěn)定了，陶瓷片能在大功率下正常工作。

在壓電陶瓷換能器上施加交流電場時則產(chǎn)生形變，其形變的方向隨所加電場的方向而變化。所加電場所激勵壓電陶瓷換能器產(chǎn)生機械振動。特別是當激勵電場的頻率與壓電陶瓷換能器的幾何尺寸所決定的機械共振頻率大致相同時則引起共振，壓電陶瓷換能器的應用主要源于這種共振特性．

壓電陶瓷換能器用陶瓷片的極化過程，是壓電陶瓷片的電疇在直流電場作用下定向排列的過程。在材料配方選擇時要考慮：對高的電輸入功率要穩(wěn)定。從材料特性來看，要求矯頑電場Ec大且機械強度高；電氣一超聲轉(zhuǎn)換效率高，即材料的機電耦合系數(shù)要大；耐熱性好，即材料的溫度系數(shù)要小，居里點要高；經(jīng)時穩(wěn)定性要好。