浙江定制壓電陶瓷材料廠家
發(fā)布時間：2024-10-04 01:05:06
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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)極化的獨特結(jié)構(gòu)，但作為多晶體，內(nèi)部電疇的排列方向雜亂無章，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強直流電場，使陶瓷內(nèi)的電疇沿電場方向取向排列；在電場去除后，陶瓷內(nèi)仍能保留相當(dāng)?shù)氖Ｓ鄻O化強度，也就具備了壓電性能。極化狀態(tài)可以用電滯回線來描述：壓電陶瓷的極化強度隨電場強度的增大而增大，在C點達到飽和；若逐漸減小電場強度，極化強度將沿另一條曲線減小，當(dāng)電場強度降為0時，極化強度保留在Pr點，即剩余極化強度。
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壓電圓環(huán)換能器有空氣背襯或溢流式兩種結(jié)構(gòu)。換能器兩邊加端蓋，內(nèi)部形成空氣腔，然后水密封裝，就是空氣背襯結(jié)構(gòu)；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(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)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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壓電陶瓷是高技術(shù)的新型無機非金屬功能材料，隨著材料及工藝的不斷深入研究和改良，壓電陶瓷技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣。壓電材料作為機、電、聲、光、熱敏感材料，在傳感器、執(zhí)行器、換能器、無損檢測和通訊技術(shù)等領(lǐng)域已獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，壓電陶瓷的應(yīng)用必將越來越廣闊?；A(chǔ)材料是決定產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素。目前，耐高溫、耐高壓、高靈敏、低損耗壓電陶瓷材料是受到全球同行業(yè)者的公認的研究發(fā)展方向，其中無鉛壓電陶瓷材料的研究雖不乏其人，但是尚未達到實用化的水平，短期內(nèi)無法替代現(xiàn)有的含鉛壓電陶瓷。
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壓電陶瓷是一種具有壓電效應(yīng)的多晶體。因生產(chǎn)工藝和陶瓷相近而得名。壓電陶瓷基本都是鐵電體：當(dāng)溫度低于居里溫度Tc時，晶體中晶胞的離子發(fā)生位移，造成正負電荷中心不重合，進而產(chǎn)生固有電偶極矩；相鄰晶胞產(chǎn)生同樣的連鎖反應(yīng)，擴展成為鐵電體的基本單元——電疇。壓電陶瓷的壓電效應(yīng)機理與石英晶體大不相同，未經(jīng)極化處理的壓電陶瓷材料是不會產(chǎn)生壓電效應(yīng)的。經(jīng)極化處理后，剩余極化強度會使與極化方向垂直的兩端出現(xiàn)束縛電荷（一端為正，另一端為負），由于這些束縛電荷的作用在陶瓷的兩個表面吸附一層來自外界的自由電荷，并使整個壓電陶瓷片呈電中性。
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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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水聲換能器由于用途和使用的不同而有不同的分類，這里謹(jǐn)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(jīng)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(shù)十赫茲到4千赫茲， 如拖曳線列陣工作頻率為數(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(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器等。