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压电陶瓷换能器的基础知识解析

2022-04-21 03:25:37

压电陶瓷换能器是利用某些单晶材料的压电效应,和某些多晶材料的电致伸缩效应,来将电能与声能进行相互转换的器件。因其电声效率高、功率容量大以及结构和形状,可以根据不同的应用分别进行设计,在功率超声领域应用广泛。


某些单晶材料的结构具有非对称特性,当这些材料受到外加应力作用而产生应变时,其内部晶格结构的变化,会破坏原来宏观表现为电中性的状态,产生极化电场,所产生的电场与应变的大小成正比。这种现象称为正压电效应,它是由居里兄弟于1880年发现的。


随后,在1881年又进一步发现这类单晶材料还具有逆压电效应,即具有正压电效应的材料在受到外加电场作用时,会有应力和应变产生,其应变与外电场的大小成正比。压电效应是晶体结构的一个特性,它与晶体结构的非对称性有关,而压电效应的大小及性质则与施加的应力,或电场对晶体结晶轴的相对方向有关。


压电陶瓷换能器


某些多晶材料中存在有自发形成的分子集团,即所谓“电畴”,具有一定的极化,并且沿极化方向的长度往往与其他方向的长度不同。当有外加电场作用时,电畴会发生转动,使其极化方向与外加电场方向趋于一致,从而使该材料沿外加电场方向的长度将发生变化,表现为弹性应变。这种现象称为电致伸缩效应。


电致伸缩效应也有逆效应,即具有电致伸缩效应的多晶材料在经受外加应力产生应变时,其总的极化强度将会发生变化,即表现为电极化。因此电致伸缩效应可以说与电极化现象有关。


压电换能器是一般不分正负极的。因为压电换能器都是交流驱动。但像清洗,焊接换能器,为了方便,一般把跟前后盖板连接的电极认为是负极。检测用的换能器,如果是金属外壳的,一般会把金属外壳跟压电换能器其中一级接在一起,当屏蔽用,这个当负极。


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