河南定制水聲換能器規(guī)格
發(fā)布時間：2025-07-26 00:53:01
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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，施加激勵電場，介質(zhì)將產(chǎn)生機械變形，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種點群的晶體中，只有20種非中心對稱點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下進行極化處理，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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超聲波換能器又稱超聲波振子是將電能轉(zhuǎn)換成機械能(超聲波)的器件，主要是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)實現(xiàn)電能與聲能的相互轉(zhuǎn)換，故稱為超聲波換能器(壓電換能器)。超聲波換能器由中央壓電陶瓷元件，前后金屬蓋板，預(yù)應(yīng)力螺桿，電極片以及絕緣管組成。超聲換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器。它的性能描述和評價需要許多參數(shù)。超聲傳感器的特性參數(shù)包括諧振頻率、頻帶寬度、機電耦合系數(shù)、電聲效率、機械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、方向性、傳輸和接收靈敏度等。UCER要求輸出功率大、能量轉(zhuǎn)換效率高，而接收傳感器要求頻帶寬、靈敏度高、分辨率高。因此，在超聲波傳感器的具體設(shè)計過程中，必須根據(jù)具體應(yīng)用合理設(shè)計傳感器的相關(guān)參數(shù)。
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壓電圓環(huán)換能器有空氣背襯或溢流式兩種結(jié)構(gòu)。換能器兩邊加端蓋，內(nèi)部形成空氣腔，然后水密封裝，就是空氣背襯結(jié)構(gòu)；兩端不加蓋，只把壓電圓環(huán)水密，讓流體自由進出圓環(huán)內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)稱為溢流圓環(huán)換能器。溢流圓環(huán)換能器由于兩端開口，內(nèi)外壓力平衡，理論上可以工作在任何深度，適用于深水、變深工作的要求。溢流圓環(huán)在水下工作時除了換能器本身的徑向振動外，還帶動腔體內(nèi)的液體振動。利用液腔振動模態(tài)和圓環(huán)徑向振動模態(tài)的振動耦合，可得到較寬的工作頻帶。
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超聲波測井換能器（超聲探頭）的工作原理大體是相同的，其內(nèi)部一般都包含一個電的儲能元件和一個機械振蕩體系。當換能器用作發(fā)射器時，從激勵電源送來的電振蕩信號將引起換能器中電儲能元件中電場或磁場的改變，這種改變經(jīng)過某種效應(yīng)對換能器的機械振蕩體系發(fā)生一個推進力，使其進入振蕩狀態(tài)，從而推進與換能器機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。接收聲波的過程正好與此相反，外來聲波作用在換能器的振蕩面上，從而使換能器的機械振蕩體系發(fā)生振蕩，憑借某種物理效應(yīng)，引起換能器儲能元件中的電場或磁場發(fā)生相應(yīng)的改變，從而引起換能器的電輸出端發(fā)生一個相應(yīng)于聲信號的電壓和電流。
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壓電陶瓷可以將機械能轉(zhuǎn)化成電能（正壓電效應(yīng)），如壓電陶瓷打火機；還可以將電能轉(zhuǎn)化成機械能（逆壓電效應(yīng)），如口罩機上使用的超聲波換能器壓電陶瓷環(huán)。為機械能與電能相互轉(zhuǎn)換的法器，壓電陶瓷具備神奇的結(jié)構(gòu)屬性：自發(fā)極化。普通的介質(zhì)陶瓷，只有在外電場作用下才能極化。而壓電陶瓷無需借助外電場，僅僅依靠本身的鐵電體結(jié)構(gòu)，就能自發(fā)極化。不過，的自發(fā)極化與溫度有關(guān)：在居里溫度Tc以上，晶體處于順電態(tài)，不能自發(fā)極化；在居里溫度Tc以下，晶體處于鐵電態(tài)，能夠自發(fā)極化。