壓電陶瓷換能器作為一種新興的功能陶瓷材料在很多技術(shù)領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用,其中也包括在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用G由于具有將機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)化的能力,因此可以作為傳感器或作動(dòng)器嵌入到系統(tǒng)之中,用于結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主動(dòng)控制。當(dāng)壓電陶瓷材料與外界電路組成閉合回路時(shí),由于機(jī)電耦合作用,會(huì)表現(xiàn)出一定的阻尼特性,這種特性可以用于結(jié)構(gòu)的被動(dòng)控制。
1.陶瓷元件大都是具有較大的抗壓強(qiáng)度,中心螺桿給予御用,另一方面在環(huán)境強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)增強(qiáng),換能器的穩(wěn)定性,另一方面確保原件在大功率驅(qū)動(dòng)下取壓縮狀態(tài),從而避免,陶瓷盤帳而造成的破裂,因?yàn)樘沾刹牧系娜秉c(diǎn)是可允許的張應(yīng)力小。
2. 因?yàn)橹虚g的集合部分是由一組電極軸在兩端面的軸向極化圓環(huán)上組成,從而能用大的有效耦合系數(shù)。
3. 圓環(huán)的數(shù)目及連接方式都有選擇余地,從而能較寬的阻抗及頻率范圍設(shè)計(jì)換能器。
4. 改變首尾金屬蓋板的材料尺寸,能夠控制換能器的帶寬,前后振速比和有效機(jī)電耦合系數(shù)等性能參數(shù)。
壓電換能器的心臟是單層或雙層厚的壓電陶瓷,通常夾在電極之間的壓電陶瓷材料(通常為鋯鈦酸鉛(PZT)),為電接觸提供附著點(diǎn)。陶瓷組件通過高強(qiáng)度,飛機(jī)質(zhì)量的螺栓在金屬塊(一種鋁和一種鋼)之間壓縮至已知的壓縮程度。當(dāng)通過電極在陶瓷上施加電壓時(shí),陶瓷由于其晶格結(jié)構(gòu)的變化而膨脹或收縮(取決于極性)。這種物理位移導(dǎo)致聲波傳播到應(yīng)用中。