在現(xiàn)代換能器中，通常使用的壓電材料是壓電陶瓷?？梢宰C明，壓電陶瓷換能器可以提供較高的機(jī)電轉(zhuǎn)換和效率，并且對(duì)于高功率超聲換能器具有比較有利的特性。壓電陶瓷是構(gòu)成隨機(jī)定向的鐵電微晶團(tuán)塊的材料，它們通常源自幾種氧化物的固態(tài)反應(yīng)，然后進(jìn)行高溫?zé)伞?/p>

燒制后，陶瓷是各向同性的，并且是非壓電的，這是由于疇的隨機(jī)取向和結(jié)構(gòu)所致?？梢酝ㄟ^極化處理將陶瓷材料制成壓電材料，該極化處理包括在選定的方向上施加高電場(chǎng)，以將微晶的極軸切換到對(duì)稱性允許的那些方向，即接近電場(chǎng)強(qiáng)度。

去除極化場(chǎng)后，偶極子將無法輕易返回其原始位置，并且只要其幅度保持在遠(yuǎn)低于所需強(qiáng)度的水平，它將對(duì)施加的電場(chǎng)或機(jī)械壓力做出線性響應(yīng)。切換極軸。因此對(duì)于這些材料，必須進(jìn)行極化處理，盡管很明顯，不可能像單晶那樣在場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)完美的偶極對(duì)準(zhǔn)。測(cè)得的極化值可以很好地指示出所測(cè)得的偏振態(tài)。

現(xiàn)代功率超聲系統(tǒng)中使用的換能器，幾乎毫無例外地基于預(yù)應(yīng)力壓電設(shè)計(jì)。在這種結(jié)構(gòu)中，將多個(gè)壓電元件（通常為兩個(gè)或四個(gè)）用螺栓固定在一對(duì)金屬端塊之間。壓電元件將是預(yù)極化的鈦酸鉛鋯酸鹽組合物，其表現(xiàn)出高活性以及低損耗和老化特性。它們非常適合構(gòu)成高效堅(jiān)固傳感器的基礎(chǔ)。

如果考慮極化壓電棒的長(zhǎng)度，并用一個(gè)交流電壓驅(qū)動(dòng)它，使其頻率對(duì)應(yīng)于其共振長(zhǎng)度，那么該尺寸將隨施加的電壓而變化。這樣的桿在20kHz的頻率下將具有大約70mm的長(zhǎng)度。由于這些陶瓷的熱容量差且抗張強(qiáng)度低，因此其功率處理能力將較低。

為了克服這些固有的弱點(diǎn)，在兩個(gè)聲學(xué)損耗低的金屬端塊之間夾了許多薄元件。為此可以使用鈦或鋁。該組件的設(shè)計(jì)應(yīng)使其在所需的操作頻率下總長(zhǎng)度為半個(gè)波。在半波諧振組件中，兩個(gè)壓電元件位于較大應(yīng)力點(diǎn)附近。

因?yàn)檫@些元件是預(yù)極化的，所以它們可以被布置為使得它們?cè)跈C(jī)械上是輔助的，但是在電氣上是相對(duì)的。此功能使兩個(gè)端塊都處于接地電位。組件通過高強(qiáng)度螺栓夾緊在一起，以確保陶瓷在傳感器較大位移時(shí)處于壓縮狀態(tài)。