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超声波压电陶瓷片的工作原理

2022-10-28 11:31:52

压电陶瓷片的原理:当压力或张力施加到陶瓷片上时,在陶瓷片的两端会产生极性相反的电荷,并通过电路产生电流。这种效应称为压电效应。如果由这种压电陶瓷制成的换能器被放入水中,那么在声波的作用下,在换能器的两端会感应出电荷,这是声波接收器。此外压电效应是可逆的。 


如果交变电场施加到压电陶瓷片上,陶瓷片会不时变得越来越薄和厚,同时产生振动并发出声波。因此,解决了超声波发射器的问题。压电陶瓷换能器有两种材料:磁致伸缩金属和压电陶瓷。本文的目的是设计用于大功率机械超声加工的换能器,因此只讨论压电陶瓷换能器。


压电陶瓷换能器作为一种能量传输网络,存在能量转换效率问题。转换效率与换能器材料、振动形式、机械振动系统的结构以及工作频率的选择有关。因此在超声换能器的设计中,应该考虑各种因素,如声阻抗、频率响应、阻抗匹配、声学结构、振动模式和转换材料,以及如何设计和协调这些因素。


压电陶瓷换能器


压电陶瓷换能器是一种具有压电特性的电子陶瓷材料,与不含铁电成分的典型压电石英晶体的主要区别在于,构成其主要成分的晶相都是铁电晶粒。 因为陶瓷是具有随机取向晶粒的多晶聚集体,所以每个铁电晶粒的自发极化矢量也是迷失方向的。 


为了使陶瓷表现出宏观压电特性,压电陶瓷必须在烧制后在强直流电场中极化,端面经受多个电极,从而原始无序取向的极化矢量优先取向于电场方向,电场消除后,极化处理后的压电陶瓷将保持一定的宏观残余极化强度,从而使陶瓷具有一定的压力。



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