成都定制壓電陶瓷廠家
發(fā)布時間：2023-05-15 01:23:12
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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。 因為陶瓷是具有隨機取向晶粒的多晶聚集體，所以每個鐵電晶粒的自發(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直流電場中極化，端面經(jīng)受多個電極，從而原始無序取向的極化矢量優(yōu)先取向于電場方向，電場除去后，極化處理后的壓電陶瓷將保持一定的宏觀殘余極化強度，從而使陶瓷具有一定的壓力。
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超聲波換能器又稱超聲波振子是將電能轉(zhuǎn)換成機械能(超聲波)的器件，主要是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)實現(xiàn)電能與聲能的相互轉(zhuǎn)換，故稱為超聲波換能器(壓電換能器)。超聲波換能器由中央壓電陶瓷元件，前后金屬蓋板，預(yù)應(yīng)力螺桿，電極片以及絕緣管組成。超聲換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器。它的性能描述和評價需要許多參數(shù)。超聲傳感器的特性參數(shù)包括諧振頻率、頻帶寬度、機電耦合系數(shù)、電聲效率、機械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、方向性、傳輸和接收靈敏度等。UCER要求輸出功率大、能量轉(zhuǎn)換效率高，而接收傳感器要求頻帶寬、靈敏度高、分辨率高。因此，在超聲波傳感器的具體設(shè)計過程中，必須根據(jù)具體應(yīng)用合理設(shè)計傳感器的相關(guān)參數(shù)。
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水聲換能器的自由場電壓靈敏度指的是接收換能器在入射聲波的作用下，輸出端的開路電壓U(w)與自由場中（假設(shè)接收換能器不存在時）它的聲中心所在點的聲壓P,(w)的比值M(w).對于接收換能器而言，需要在很寬的頻率范圍內(nèi)接收入射聲信號，而壓電換能器通常是在低于諧振頻率的寬頻帶范圍內(nèi)工作。自由場電壓靈敏度：水聲換能器在平面自由聲場中輸出端的開路電壓與聲場中放入水聽器之前存在于水聽器聲中心位置處自由場聲壓的比值。
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壓電陶瓷的靈敏度，主要是與什么有關(guān)？此外，超聲波換能器，其是利用了壓電陶瓷的什么效應(yīng)？的靈敏度，其主要是與壓電陶瓷材料、壓電陶瓷形狀，以及其耦合方式這三個有關(guān)，并且，想要得到具體數(shù)值的話，只能進行實際測試，才能來得到。而超聲波換能器，其是利用了壓電陶瓷的壓電和逆壓電這兩個效應(yīng)，來進行工作的。是否能一直提供直流電？以及，其的等效電路，可以看成是什么？壓電陶瓷，其是不能一直提供直流電的，因為，其不能持續(xù)向外輸出電荷，所以，才會有這一結(jié)論的。而其的等效電路，則可以看成是一個LC或RC的復(fù)聯(lián)諧振電路，并且，其的固有諧振頻率，是由壓電陶瓷的材質(zhì)和工藝，來決定的。而且，其是無法改變的。
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壓電圓環(huán)換能器是水聲換能器中較常見的換能器之一，可用于發(fā)射和接收聲波，由于其核心結(jié)構(gòu)壓電陶瓷圓環(huán)。具有圓周對稱結(jié)構(gòu)。因此具有水平無指向性的優(yōu)點，常用于做標準的發(fā)射換能器或水聽器。壓電圓環(huán)換能器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、制作工藝成熟、有效機電耦合系數(shù)近于材料本身等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。壓電圓環(huán)換能器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作性能穩(wěn)定、水平無指向性、可深水工作、具有較高的接收靈敏度等諸多優(yōu)異性能，因此在水聲通信領(lǐng)域、水聲探測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如應(yīng)用在艦艇的大型被動聲吶基陣中，主動拖曳聲吶、各種通信節(jié)點、水下聲信標、深海應(yīng)答器、釋放器等。
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超聲波測井換能器（超聲探頭）的工作原理大體是相同的，其內(nèi)部一般都包含一個電的儲能元件和一個機械振蕩體系。當(dāng)換能器用作發(fā)射器時，從激勵電源送來的電振蕩信號將引起換能器中電儲能元件中電場或磁場的改變，這種改變經(jīng)過某種效應(yīng)對換能器的機械振蕩體系發(fā)生一個推進力，使其進入振蕩狀態(tài)，從而推進與換能器機械振蕩體系相觸摸的介質(zhì)發(fā)生振蕩，向介質(zhì)中輻射聲波。接收聲波的過程正好與此相反，外來聲波作用在換能器的振蕩面上，從而使換能器的機械振蕩體系發(fā)生振蕩，憑借某種物理效應(yīng)，引起換能器儲能元件中的電場或磁場發(fā)生相應(yīng)的改變，從而引起換能器的電輸出端發(fā)生一個相應(yīng)于聲信號的電壓和電流。