蘇州定制壓電陶瓷廠家
發(fā)布時(shí)間：2025-07-15 00:53:03
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壓電圓環(huán)換能器是水聲換能器中較常見(jiàn)的換能器之一，可用于發(fā)射和接收聲波，由于其核心結(jié)構(gòu)壓電陶瓷圓環(huán)。具有圓周對(duì)稱結(jié)構(gòu)。因此具有水平無(wú)指向性的優(yōu)點(diǎn)，常用于做標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射換能器或水聽(tīng)器。壓電圓環(huán)換能器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、制作工藝成熟、有效機(jī)電耦合系數(shù)近于材料本身等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。壓電圓環(huán)換能器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作性能穩(wěn)定、水平無(wú)指向性、可深水工作、具有較高的接收靈敏度等諸多優(yōu)異性能，因此在水聲通信領(lǐng)域、水聲探測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如應(yīng)用在艦艇的大型被動(dòng)聲吶基陣中，主動(dòng)拖曳聲吶、各種通信節(jié)點(diǎn)、水下聲信標(biāo)、深海應(yīng)答器、釋放器等。
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超聲波測(cè)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(chǔ)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(lái)的電振蕩信號(hào)將引起換能器中電儲(chǔ)能元件中電場(chǎng)或磁場(chǎng)的改變，這種改變經(jīng)過(guò)某種效應(yīng)對(duì)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(guò)程正好與此相反，外來(lái)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(chǔ)能元件中的電場(chǎng)或磁場(chǎng)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(hào)的電壓和電流。
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壓電陶瓷的壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在力的作用下，產(chǎn)生形變，引起介質(zhì)表面帶電，這是正壓電效應(yīng)。反之，施加激勵(lì)電場(chǎng)，介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械變形，稱逆壓電效應(yīng)。并非所有的陶瓷都具有壓電效應(yīng)。作為壓電陶瓷的原材料，在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對(duì)稱中心的晶體，如氧化鉛、氧化鋯、氧化鈦、碳酸鋇、氧化鈮、氧化鎂、氧化鋅等。在32種點(diǎn)群的晶體中，只有20種非中心對(duì)稱點(diǎn)群的晶體才有壓電效應(yīng)。將這些原材料在高溫下致密燒結(jié)，制成陶瓷，并將制好的陶瓷在直流高壓電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，才能成為壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷等。
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水聲換能器的容性負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生很大的無(wú)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(lái)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(huì)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(huì)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(huì)隨著超聲波振蕩電壓而變化，產(chǎn)生超聲波震動(dòng)。晶體震動(dòng)推動(dòng)周圍的水就產(chǎn)生的超聲波的輻射。