黑龍江供應(yīng)壓電陶瓷材料規(guī)格
發(fā)布時(shí)間：2022-08-12 01:30:11
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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(jià)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(jì)過程中，必須根據(jù)具體應(yīng)用合理設(shè)計(jì)傳感器的相關(guān)參數(shù)。
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壓電陶瓷換能器是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能和聲能的相互轉(zhuǎn)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。處于水中的在聲波的作用下， 換能器兩端會感應(yīng)出電荷來， 這就是聲波接收器；若在壓電陶瓷片上施加一個(gè)交變電場， 陶瓷片就會時(shí)而變薄時(shí)而變厚， 同時(shí)產(chǎn)生振動， 發(fā)射聲波， 這就是超聲波發(fā)射器。在工業(yè)中還被廣泛用作水中導(dǎo)航、海洋探測、精密測量、超聲清洗、固體探傷以及醫(yī)學(xué)成像、超聲診斷、超聲疾病治療等方面。當(dāng)今壓電超聲換能器的另一個(gè)應(yīng)用的領(lǐng)域是遙測和遙控系統(tǒng)， 其具體應(yīng)用實(shí)例主要有：壓電陶瓷蜂鳴器、壓電點(diǎn)火器、超聲顯微鏡等。
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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(gè)電的儲能元件和一個(gè)機(jī)械振蕩體系。當(dāng)換能器用作發(fā)射器時(shí)，從激勵(lì)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(jī)械振蕩體系發(fā)生一個(gè)推進(jìn)力，使其進(jìn)入振蕩狀態(tài)，從而推進(jìn)與換能器機(jī)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(jī)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(gè)相應(yīng)于聲信號的電壓和電流。
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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(jìn)行分類，此外，還可以按功率、壓力等大小進(jìn)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(dá)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(jì)量用的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器等。
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水聲換能器的容性負(fù)載，會產(chǎn)生很大的無功功率，因此需要設(shè)計(jì)匹配電路，匹配包括調(diào)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(yīng)或鐵鎳合金的磁致伸縮效應(yīng)來進(jìn)行工作的。所謂壓電效應(yīng)，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(chǎn)生正電荷和負(fù)電荷。反之在晶體薄片上施加拉伸力時(shí)，的兩個(gè)端面上就會產(chǎn)生與加壓力時(shí)相反的電荷。聲納發(fā)射超聲波時(shí)就把超聲波振蕩電壓加在晶體薄片的兩個(gè)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(chǎn)生超聲波震動。晶體震動推動周圍的水就產(chǎn)生的超聲波的輻射。
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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(gè)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(jì)來看，晶體中存在著各個(gè)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(shí)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。