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换能器对压电陶瓷材料的要求

2022-09-02 05:39:04

适合做换能器压电陶瓷材料有三大类。


一类是用于机电和电声转换的陶瓷材料,这些压电陶瓷换能器材料具有较高的机电耦合系数,在准静态下,若没有特宽和特窄的频率带宽要求,信号的幅度属于小到中等档次时则可以用这类压电陶瓷材料。这类材料内有介电常数分别为(1000—2000)和(2000—5000)两类,介电常数较高的一类压电陶瓷材料居里温度,和矫顽场都要比介电常数小的材料低,这样影响了它使用的温度和幅度范围。


二类材料为低QIll值宽带压电陶瓷材料。这类材料具有低Qlll值的特点,可以制成性能特别优良的超声换能器,在材料测试设备和超声分析设备上,这些材料的介电常数有的很高,在3000左右,有的很低在300左右,这些材料的阻抗能和所需的频率相匹配。


三类材料是大功率压电陶瓷材料和引燃引爆压电陶瓷材料,一般的压电陶瓷,由于电畴的运动的损耗随电场的强度,和机械应力的变大,而其损耗也急剧增大,而且越来越显著,在大功率下,陶瓷会发热,甚至被烧毁,在大功率陶瓷中,由于加进了特殊的掺杂物,电畴运动相对稳定了,陶瓷片能在大功率下正常工作。


压电陶瓷换能器


对于发射性换能器压电陶瓷材料,首先要满足大功率、高效率的要求,要求材料有高压电常数g31,高机电耦合系数Kp和高介电常数,另一方面要求材料有高矫顽电场Ec,机械强度好,介电损耗tan6小,机械品质因数Qm大。


对于接受型换能器压电陶瓷材料要求灵敏度高,机电耦台系数Kp和介电常数)要大,并且要有好的温度和时间稳定性,压电常数g31要大。而对于超声清洗机上使用的换能器属于大功率换能器,在使用过程中有4种因素对换能器的损坏大,它们是:绝缘破坏;应力破坏;热破坏;疲劳破坏。


因此在材料配方选择时要考虑:对高的电输入功率要稳定。从材料特性来看,要求矫顽电场Ec大且机械强度高。电气一超声转换效率高,即材料的机电耦合系数要大。耐热性好,即材料的温度系数要小,居里点要高。经时稳定性要好。


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