江蘇供應(yīng)平面換能器廠家
發(fā)布時間：2023-10-20 01:20:20
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水聲換能器是發(fā)射和接收水中聲信號的裝置，應(yīng)用廣泛的是電聲轉(zhuǎn)換的水聲換能器，即轉(zhuǎn)換電能為水中聲能的水聲發(fā)射器，以及轉(zhuǎn)換水中聲能為電能的水聲接收器(即水聽器)。水是聲阻抗率較高的媒質(zhì)，因此要發(fā)射較大聲功率就必須有較大的力。常用水聲換能器按其基本換能機(jī)理分為可逆式和不可逆式兩大類。可逆式(可作接收器)的有：電動、靜電、可變磁阻(電磁)、磁致伸縮和壓電水聲換能器。不可逆式(不可作接收器)的有：調(diào)制流體(流體動力)、氣動(如氣槍)、化學(xué)能(如信號彈)、機(jī)聲(如掃水雷聲源)等。
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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，施加激勵電場，介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械變形，稱逆壓電效應(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)上一定是不具有對稱中心的晶體，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種非中心對稱點(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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1、自發(fā)極化。120℃以下，BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)稍有畸變，為四方結(jié)構(gòu)，Ba2+和Ti4+相對于O2-產(chǎn)生了一個位移，結(jié)果導(dǎo)致正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生了極化。鐵電晶體中存在著自發(fā)極化方向不同的小區(qū)域，那些自發(fā)極化方向相同的區(qū)域稱為電疇。對于自發(fā)極化而言，從宏觀統(tǒng)計來看，晶體中存在著各個方向的自發(fā)極化，它們相互抵消，宏觀上對外不呈現(xiàn)極性。2、人工極化就是在上加一足夠高的直流電場，并保持一定的溫度和時間，迫使其電疇轉(zhuǎn)向，或者說迫使其自發(fā)極化作定向排列。陶瓷中電疇在極化處理前后的變化情況。3、鐵電陶瓷，某些材料在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化。而且其自發(fā)極化可以因外電場的作用而轉(zhuǎn)向，材料的這種特性稱為鐵電性。具有這種特性的陶瓷材料稱為鐵電陶瓷。
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壓電陶瓷按照組元分類：1. 單元系壓電陶瓷材料：鈦酸鋇陶瓷、鈦酸鉛陶瓷；2. 二元系壓電陶瓷材料：鋯鈦酸鉛陶瓷通常簡稱為PZT陶瓷，這種壓電陶瓷目前受到廣泛應(yīng)用；3. 三元系壓電陶瓷材料，通常是在具有鈣鈦礦性結(jié)構(gòu)的鋯鈦酸鉛{PbZrO3-PbTiO3}中二元系再增加第三種{化學(xué)通式為ABO3型}化合物而形成的三元系固溶體。所增加的第三種成分，它們的共同特點(diǎn)是在摻入PbZrO3-PbTiO3之中形成固溶體后不改變整個晶格的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。4. 多元系壓電陶瓷材料。按照特定應(yīng)用情況分類：用于電力轉(zhuǎn)換器的材料（超聲波應(yīng)用）；用于傳感器的材料（超聲波發(fā)射器和接收器）；用于啟動器的材料（定位或注射系統(tǒng)）；用于特殊應(yīng)用的材料。
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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(jìn)行實(shí)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(jìn)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?yàn)?，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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超聲波換能器又稱超聲波振子是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(超聲波)的器件，主要是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)實(shí)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(jī)電耦合系數(shù)、電聲效率、機(jī)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)。