陜西供應(yīng)壓電陶瓷廠(chǎng)家
發(fā)布時(shí)間：2023-03-26 01:26:04
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壓電陶瓷換能器是一種具有壓電特性的電子陶瓷材料，與不含鐵電成分的典型壓電石英晶體的主要區(qū)別在于，構(gòu)成其主要成分的晶相都是鐵電晶粒。 因?yàn)樘沾墒蔷哂须S機(jī)取向晶粒的多晶聚集體，所以每個(gè)鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是迷失方向的。 為了使陶瓷表現(xiàn)出宏觀壓電特性，壓電陶瓷必須在燒制后在強(qiáng)直流電場(chǎng)中極化，端面經(jīng)受多個(gè)電極，從而原始無(wú)序取向的極化矢量?jī)?yōu)先取向于電場(chǎng)方向，電場(chǎng)除去后，極化處理后的壓電陶瓷將保持一定的宏觀殘余極化強(qiáng)度，從而使陶瓷具有一定的壓力。
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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(lèi)，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(lèi)，此外，還可以按功率、壓力等大小進(jìn)行分類(lèi)。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(xiàn)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(chēng)為高功率高功率換能器；而靜水壓大于1MPα的稱(chēng)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(tīng)器等。
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靜態(tài)負(fù)載：在壓電陶瓷產(chǎn)生位移過(guò)程，負(fù)載力大小不發(fā)生變化。彈簧型負(fù)載（非恒定負(fù)載）：當(dāng)產(chǎn)生位移時(shí)，負(fù)載值隨著彈簧反作用發(fā)生變化。彈簧負(fù)載（非恒定負(fù)載）：由于產(chǎn)生的出力和壓電陶瓷的彈簧常數(shù)間的關(guān)系，位移范圍發(fā)生變化。靜態(tài)恒定負(fù)載：初始位置（0V位置）由于彈簧常數(shù)而下降，但是在靜態(tài)恒定負(fù)載下總位移范圍不變?；旧希呻妷褐档拇笮】刂颇繕?biāo)位移和產(chǎn)生的出力的大小。但在驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要考慮由于陶瓷本身的遲滯或共振產(chǎn)生的振鈴響聲。在脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí)，還需進(jìn)一步考慮由于介電損耗、壓電陶瓷電容充放電電流和功率輸出產(chǎn)生的熱量。
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壓電陶瓷的壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在力的作用下，產(chǎn)生形變，引起介質(zhì)表面帶電，這是正壓電效應(yīng)。反之，施加激勵(lì)電場(chǎng)，介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械變形，稱(chēng)逆壓電效應(yīng)。并非所有的陶瓷都具有壓電效應(yīng)。作為壓電陶瓷的原材料，在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對(duì)稱(chēng)中心的晶體，如氧化鉛、氧化鋯、氧化鈦、碳酸鋇、氧化鈮、氧化鎂、氧化鋅等。在32種點(diǎn)群的晶體中，只有20種非中心對(duì)稱(chēng)點(diǎn)群的晶體才有壓電效應(yīng)。將這些原材料在高溫下致密燒結(jié)，制成陶瓷，并將制好的陶瓷在直流高壓電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，才能成為壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷等。
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制造單層壓電元件的基本技術(shù)是使用噴霧干燥的顆粒材料壓制成型體。這是通過(guò)使用高達(dá)1 MN壓縮力的高容量壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)的?？紤]到燒結(jié)收縮，或者加工過(guò)量，成型體要么是真實(shí)尺寸的，要么在燒結(jié)后除去，以達(dá)到所需的精度。通過(guò)使用高產(chǎn)量的內(nèi)側(cè)鋸切設(shè)備，可以制造非常薄的壓電元件（盤(pán)、板、管等）。單層元件是只有一層壓電陶瓷組成的產(chǎn)品，其中導(dǎo)電金屬電極施加到兩個(gè)相對(duì)側(cè)。這些電極在材料極化期間使用（如磁性材料中那樣對(duì)準(zhǔn)電偶極子），并且還用作在使用期間施加電場(chǎng)的電觸點(diǎn)。單層壓電陶瓷元件是通過(guò)常規(guī)工藝將壓電陶瓷粉末進(jìn)行壓制而成，如單軸壓制、等靜壓和擠壓。
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產(chǎn)生自發(fā)極化的條件是：離子位移后固定在新位置上的力大于位移后的恢復(fù)力。雖然具備自發(fā)極化的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，但作為多晶體，內(nèi)部電疇的排列方向雜亂無(wú)章，極化效應(yīng)相互抵消，導(dǎo)致宏觀不呈現(xiàn)壓電效應(yīng)。極化是壓電陶瓷的“激活”方式。所謂極化，就是在壓電陶瓷上施加一個(gè)強(qiáng)直流電場(chǎng)，使陶瓷內(nèi)的電疇沿電場(chǎng)方向取向排列；在電場(chǎng)去除后，陶瓷內(nèi)仍能保留相當(dāng)?shù)氖Ｓ鄻O化強(qiáng)度，也就具備了壓電性能。極化狀態(tài)可以用電滯回線(xiàn)來(lái)描述：壓電陶瓷的極化強(qiáng)度隨電場(chǎng)強(qiáng)度的增大而增大，在C點(diǎn)達(dá)到飽和；若逐漸減小電場(chǎng)強(qiáng)度，極化強(qiáng)度將沿另一條曲線(xiàn)減小，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度降為0時(shí)，極化強(qiáng)度保留在Pr點(diǎn)，即剩余極化強(qiáng)度。