山西定制數字聲波測井換能器廠家
發(fā)布時間：2023-08-04 01:21:21
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水聲換能器的容性負載，會產生很大的無功功率，因此需要設計匹配電路，匹配包括調諧和阻抗匹配。是利用晶體（石英或酒石酸鉀鈉）壓電陶瓷（鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等）的壓電效應或鐵鎳合金的磁致伸縮效應來進行工作的。所謂壓電效應，就是把晶體按一定方向切成薄片，并在晶體薄片上施加壓力，在它的兩端面上會分別產生正電荷和負電荷。反之在晶體薄片上施加拉伸力時，的兩個端面上就會產生與加壓力時相反的電荷。聲納發(fā)射超聲波時就把超聲波振蕩電壓加在晶體薄片的兩個端面上。于是晶體的厚度就會隨著超聲波振蕩電壓而變化，產生超聲波震動。晶體震動推動周圍的水就產生的超聲波的輻射。
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壓電圓環(huán)換能器有空氣背襯或溢流式兩種結構。換能器兩邊加端蓋，內部形成空氣腔，然后水密封裝，就是空氣背襯結構；兩端不加蓋，只把壓電圓環(huán)水密，讓流體自由進出圓環(huán)內部，這種結構稱為溢流圓環(huán)換能器。溢流圓環(huán)換能器由于兩端開口，內外壓力平衡，理論上可以工作在任何深度，適用于深水、變深工作的要求。溢流圓環(huán)在水下工作時除了換能器本身的徑向振動外，還帶動腔體內的液體振動。利用液腔振動模態(tài)和圓環(huán)徑向振動模態(tài)的振動耦合，可得到較寬的工作頻帶。
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壓電陶瓷材料的性能取決于溫度，溫度的變化將極大地改變壓電陶瓷的性能。例如，靜電容量和損耗因子會隨著溫度的升高而增加，而過高的溫度會降低性能和使用壽命。因此，溫度是影響壓電陶瓷性能的一個非常重要的因素，建議大家在使用壓電陶瓷的過程中考慮溫度的影響。溫度的升高會導致壓電陶瓷的介電常數發(fā)生明顯的變化，即壓電陶瓷的靜電容量會發(fā)生變化，并且壓電陶瓷的靜電容量會從室溫到80℃增加約40 %。壓電陶瓷的應用溫度范圍取決于壓電陶瓷材料的居里溫度，我們通常使用的堆疊型壓電陶瓷PST150系列居里溫度為155℃ 推薦的使用溫度為- 25～80℃ 對于高壓壓電陶瓷hs/ht材料，居里溫度為340℃，推薦的使用溫度約為175℃。低壓和高溫壓電陶瓷能耐受的溫度是200℃。
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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，這里謹對水聲換能器許多國家均把水聲換能器劃屬超聲換能器之例。水聲換能器經常按工作頻帶進行分類，此外，還可以按功率、壓力等大小進行分類。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，大體為數十赫茲到4千赫茲， 如拖曳線列陣工作頻率為數十赫到數千赫；中頻換能器頻率范圍大體為3.5千赫到50千赫，艦船用主動聲換能器多在此頻段范圍內；高頻換能器頻率范圍大體為45千赫到3000千赫以上。連續(xù)功率達到2KW以上的換能器稱為高功率高功率換能器；而靜水壓大于1MPα的稱為高壓力換能器； 此外還有作水聲計量用的標準發(fā)射器和標準水聽器等。
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壓電陶瓷換能器在工業(yè)中還被廣泛用作水中導航、海洋探測、精密測量、超聲清洗、固體探傷以及醫(yī)學成像、超聲診斷等方面。當今壓電超聲換能器的另一個應用的領域是遙測和遙控系統(tǒng)，其具體應用實例主要有：壓電陶瓷蜂鳴器、壓電點火器、超聲顯微鏡等。是利用壓電陶瓷的壓電效應和逆壓電效應實現電能和聲能的相互轉化。壓電超聲換能器就是其中的一種，它是水下發(fā)射和接收超聲波的水聲器件。處于水中的壓電換能器在聲波的作用下，換能器兩端會感應出電荷來，這就是聲波接收器;若在壓電陶瓷片上施加一個交變電場，就會時而變薄時而變厚，同時產生振動，發(fā)射聲波，這就是超聲波發(fā)射器。
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壓電陶瓷可以將機械能轉化成電能（正壓電效應），如壓電陶瓷打火機；還可以將電能轉化成機械能（逆壓電效應），如口罩機上使用的超聲波換能器壓電陶瓷環(huán)。為機械能與電能相互轉換的法器，壓電陶瓷具備神奇的結構屬性：自發(fā)極化。普通的介質陶瓷，只有在外電場作用下才能極化。而壓電陶瓷無需借助外電場，僅僅依靠本身的鐵電體結構，就能自發(fā)極化。不過，的自發(fā)極化與溫度有關：在居里溫度Tc以上，晶體處于順電態(tài)，不能自發(fā)極化；在居里溫度Tc以下，晶體處于鐵電態(tài)，能夠自發(fā)極化。