壓電陶瓷換能器原理解釋和材料分析

壓電陶瓷換能片的原理是，當壓力或張力施加到陶瓷片上時，在陶瓷片的兩端會產生極性相反的電荷，并通過電路產生電流。這種效應稱為壓電效應。如果由這種壓電陶瓷制成的換能器被放入水中，那么在聲波的作用下，在換能器的兩端會感應出電荷，這是聲波接收器。此外，壓電效應是可逆的. 如果交變電場施加到壓電陶瓷片上，陶瓷片會不時變得越來越薄和厚，同時產生振動并發出聲波。因此，解決了超聲波發射器的問題。

　　 壓電陶瓷換能器有兩種材料:磁致伸縮金屬和壓電陶瓷。本文的目的是設計用于大功率機械超聲加工的換能器，因此只討論壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器作為一種能量傳輸網絡，存在能量轉換效率問題。轉換效率與換能器材料、振動形式、機械振動系統(包括支撐機構)的結構以及工作頻率的選擇有關。因此，在超聲換能器的設計中，應該考慮各種因素，如聲阻抗、頻率響應、阻抗匹配、聲學結構、振動模式和轉換材料，以及如何設計和協調這些因素，以使電聲轉換達到最佳值。

壓電陶瓷換能器是一種具有壓電特性的電子陶瓷材料，與不含鐵電成分的典型壓電石英晶體的主要區別在于，構成其主要成分的晶相都是鐵電晶粒. 因為陶瓷是具有隨機取向晶粒的多晶聚集體，所以每個鐵電晶粒的自發極化矢量也是迷失方向的. 為了使陶瓷表現出宏觀壓電特性，壓電陶瓷必須在燒制后在強直流電場中極化，端面經受多個電極，從而原始無序取向的極化矢量優先取向于電場方向，電場消除后，極化處理后的壓電陶瓷將保持一定的宏觀殘余極化強度，從而使陶瓷具有一定的壓力。