壓電式換能器是利用某些單晶材料的壓電效應(yīng)和某些多晶材料的電致伸縮效應(yīng)來(lái)將電能與聲能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的器件。因其電聲效率高、功率容量大以及結(jié)構(gòu)和形狀可以根據(jù)不同的應(yīng)用分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，在功率超聲領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

點(diǎn)擊添加圖片描述（最多60個(gè)字）

原理

壓電效應(yīng) 某些單晶材料的結(jié)構(gòu)具有非對(duì)稱(chēng)特性，當(dāng)這些材料受到外加應(yīng)力作用而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)的變化（形變）會(huì)破壞原來(lái)宏觀(guān)表現(xiàn)為電中性的狀態(tài)，產(chǎn)生極化電場(chǎng)（電極化），所產(chǎn)生的電場(chǎng)（電極化強(qiáng)度）與應(yīng)變的大小成正比。這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)，它是由居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的。隨后，在1881年又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這類(lèi)單晶材料還具有逆壓電效應(yīng)，即具有正壓電效應(yīng)的材料在受到外加電場(chǎng)作用時(shí)，會(huì)有應(yīng)力和應(yīng)變產(chǎn)生，其應(yīng)變與外電場(chǎng)的大小成正比。

壓電效應(yīng)是晶體結(jié)構(gòu)的一個(gè)特性，它與晶體結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱(chēng)性有關(guān)，而壓電效應(yīng)的大小及性質(zhì)則與施加的應(yīng)力或電場(chǎng)對(duì)晶體結(jié)晶軸的相對(duì)方向有關(guān)。

具有壓電效應(yīng)的單晶材料種類(lèi)很多，最常用的如天然石英（sio2）晶體，以及人工單晶材料如硫酸鋰（li2so4）、鈮酸鋰（linbo3）等等。

電致伸縮效應(yīng) 某些多晶材料中存在有自發(fā)形成的分子集團(tuán)，即所謂“電疇”，它具有一定的極化，并且沿極化方向的長(zhǎng)度往往與其他方向的長(zhǎng)度不同。當(dāng)有外加電場(chǎng)作用時(shí)，電疇會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使其極化方向與外加電場(chǎng)方向趨于一致，從而使該材料沿外加電場(chǎng)方向的長(zhǎng)度將發(fā)生變化，表現(xiàn)為彈性應(yīng)變。這種現(xiàn)象稱(chēng)為電致伸縮效應(yīng)。

電致伸縮效應(yīng)也有逆效應(yīng)，即具有電致伸縮效應(yīng)的多晶材料在經(jīng)受外加應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其總的極化強(qiáng)度將會(huì)發(fā)生變化，即表現(xiàn)為電極化（產(chǎn)生電場(chǎng)）。

因此，電致伸縮效應(yīng)可以說(shuō)與電極化現(xiàn)象有關(guān)（自極化）。

特點(diǎn)

壓電式換能器的主要特點(diǎn)是電聲轉(zhuǎn)換效率高，特別是接收靈敏度高，但其機(jī)械強(qiáng)度較低（脆性大），因而在大功率應(yīng)用上受到限制（不過(guò)目前的最新技術(shù)已能達(dá)到數(shù)百瓦到上千瓦的聲輻射功率）。此外，某些單晶材料容易溶于水而失效（水解）。

區(qū)分

壓電換能器是一般不分正負(fù)極的。因?yàn)閴弘姄Q能器都是交流驅(qū)動(dòng)。但像清洗，焊接換能器，為了方便，一般把跟前后蓋板連接的電極認(rèn)為是負(fù)極。檢測(cè)用的換能器，如果是金屬外殼的，一般會(huì)把金屬外殼跟壓電換能器其中一級(jí)接在一起，當(dāng)屏蔽用，這個(gè)當(dāng)負(fù)極。

（免責(zé)聲明：素材來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，由云漢芯城小編搜集網(wǎng)絡(luò)資料編輯整理，如有問(wèn)題請(qǐng)聯(lián)系處理！）