6.3壓電陶瓷教程

1、6.3 6.3 壓電陶瓷壓電陶瓷本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：1 1 相關(guān)概念相關(guān)概念（1 1）極化；（）極化；（2 2）壓電效應(yīng)；（）壓電效應(yīng)；（3 3）壓電陶瓷。）壓電陶瓷。2 2 壓電陶瓷的性能參數(shù)壓電陶瓷的性能參數(shù)（1 1）彈性常數(shù)；（）彈性常數(shù)；（2 2）機(jī)械品質(zhì)因素；）機(jī)械品質(zhì)因素；（3 3）壓電性、壓電常數(shù)與壓電方程；（）壓電性、壓電常數(shù)與壓電方程；（4 4）機(jī)電耦）機(jī)電耦合系數(shù)。合系數(shù)。3 3 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝（以壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝（以PZTPZT陶瓷為例）陶瓷為例）4 4 壓電陶瓷的應(yīng)用壓電陶瓷的應(yīng)用5 5 壓電超聲換能器的應(yīng)用與發(fā)展壓電超聲換能器的應(yīng)用與發(fā)展壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)

2、大多數(shù)壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)為ABO3，為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。 壓電陶瓷結(jié)構(gòu) 在居里點(diǎn)以上，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為有對(duì)稱(chēng)中心的立方晶系，鈦離子處于氧八面體中心，中間孔隙大于鈦離子的體積，鈦離子可以偏離中心位置，但幾率相同，不顯示極性，在居里點(diǎn)以下，晶型轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆骄?，C軸拉長(zhǎng)或變短，鈦離子偏離中心，形成正負(fù)電荷中心不重合，晶胞產(chǎn)生極化，稱(chēng)為極化，晶體內(nèi)出現(xiàn)的自發(fā)極化方向一致的小區(qū)域叫做電疇。相臨個(gè)電疇之間的相交角只能是180或90度。電疇相交的界面叫做疇壁。 電疇示意圖鐵電性 極化隨外電場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的性質(zhì)叫做鐵電性。當(dāng)外電場(chǎng)變化時(shí)，可以使極化強(qiáng)度減少到零和使極化轉(zhuǎn)向，壓電陶瓷都具有這一性質(zhì)。 未經(jīng)極化的壓電陶瓷由于各電疇的自

3、發(fā)極化方向不一致，相互抵消，宏觀極化強(qiáng)度為零。極化后各電疇的自發(fā)極化在一定程度上按外電場(chǎng)的方向排列，內(nèi)部極化強(qiáng)度不為零，撤銷(xiāo)電場(chǎng)后，大多數(shù)電疇還沿原來(lái)電場(chǎng)方向排列，剩余極化不為零。在陶瓷的上下表面出現(xiàn)電荷. 正壓電效應(yīng) 逆壓電效應(yīng) 壓電陶瓷的壓電效應(yīng)電滯回線：電滯回線是鐵電體的特征曲線。PS飽和極化強(qiáng)度，PR剩余極化強(qiáng)度。 電滯回線 1 1 相關(guān)概念相關(guān)概念 （1 1）極化）極化：是指電介質(zhì)陶瓷中的分子正負(fù)電荷移動(dòng)，造：是指電介質(zhì)陶瓷中的分子正負(fù)電荷移動(dòng)，造成正負(fù)電荷中心不重合，在電介質(zhì)陶瓷內(nèi)部形成偶極成正負(fù)電荷中心不重合，在電介質(zhì)陶瓷內(nèi)部形成偶極矩。矩。 （2 2）壓電效應(yīng)）壓電效應(yīng)：在沒(méi)有

4、對(duì)稱(chēng)中心的晶體上施加一個(gè)：在沒(méi)有對(duì)稱(chēng)中心的晶體上施加一個(gè)機(jī)械機(jī)械力力（壓力、張力或切向力）時(shí)，則發(fā)生與應(yīng)力成比例（壓力、張力或切向力）時(shí)，則發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，在晶體表面的兩電極上會(huì)出現(xiàn)等量的正、的介質(zhì)極化，在晶體表面的兩電極上會(huì)出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷，電荷多少與力的大小成正比，當(dāng)機(jī)械力撤去負(fù)電荷，電荷多少與力的大小成正比，當(dāng)機(jī)械力撤去后，電荷會(huì)消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為后，電荷會(huì)消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)。當(dāng)在晶。當(dāng)在晶體上施加一個(gè)體上施加一個(gè)外電場(chǎng)外電場(chǎng)引起極化時(shí)，晶體會(huì)發(fā)生形變，引起極化時(shí)，晶體會(huì)發(fā)生形變，且形變大小與電場(chǎng)成正比，若撤除電場(chǎng)，則晶體又恢且形變大小與電場(chǎng)成正比，若

5、撤除電場(chǎng)，則晶體又恢復(fù)原狀，這一現(xiàn)象稱(chēng)為復(fù)原狀，這一現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)。正、逆效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)。正、逆效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為為壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)。 （3 3）壓電陶瓷）壓電陶瓷：經(jīng)過(guò)：經(jīng)過(guò)人工極化人工極化處理具有處理具有壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)的陶的陶瓷制品。瓷制品。 人工極化：是指在壓電陶瓷上施加直流強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)行極人工極化：是指在壓電陶瓷上施加直流強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)行極化，使陶瓷的各個(gè)晶粒內(nèi)的自發(fā)極化方向?qū)⑵骄厝』?，使陶瓷的各個(gè)晶粒內(nèi)的自發(fā)極化方向?qū)⑵骄厝∠蛴陔妶?chǎng)方向，使之具有近似于單晶的極性，并呈現(xiàn)向于電場(chǎng)方向，使之具有近似于單晶的極性，并呈現(xiàn)出明顯的壓電效應(yīng)。出明顯的壓電效應(yīng)。2 2 壓電陶瓷的性能參數(shù)壓電陶瓷的

6、性能參數(shù)（1 1）彈性常數(shù)）彈性常數(shù)(elastic coefficient)(elastic coefficient)彈性常數(shù)是反映材料在彈性形變范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變彈性常數(shù)是反映材料在彈性形變范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的物理量。關(guān)系的物理量。它服從胡克定律：它服從胡克定律：“在彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)在彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。變成正比?！痹O(shè)應(yīng)力為設(shè)應(yīng)力為T(mén) T，加于截面積為，加于截面積為A A的壓電陶的壓電陶瓷上（單位：瓷上（單位：N/mN/m2 2），其所產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋渌a(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)镾 S（無(wú)量（無(wú)量綱），則根據(jù)胡克定律，應(yīng)力與應(yīng)變之間有如下關(guān)綱），則根據(jù)胡克定律，應(yīng)力與應(yīng)變之間有如

7、下關(guān)系：系：S=sT T=cSS=sT T=cS 式中式中s s為彈性順度常數(shù)，單位為為彈性順度常數(shù)，單位為mm2 2 / N / N ；c c為彈性勁為彈性勁度常數(shù)，單位為度常數(shù)，單位為N/mN/m2 2。（2 2）機(jī)械品質(zhì)因素）機(jī)械品質(zhì)因素(mechanical quality factor)(mechanical quality factor) 它表示在振動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，材料內(nèi)部能量消耗的程度。機(jī)械它表示在振動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，材料內(nèi)部能量消耗的程度。機(jī)械品質(zhì)因素越大，能量的損耗越小。品質(zhì)因素越大，能量的損耗越小。（3 3）壓電性、壓電常數(shù)與壓電方程）壓電性、壓電常數(shù)與壓電方程u壓電陶瓷具有壓電陶瓷具有

8、壓電性壓電性，即施加應(yīng)力時(shí)能產(chǎn)生額外的電荷，即施加應(yīng)力時(shí)能產(chǎn)生額外的電荷，其所產(chǎn)生的電荷與施加的應(yīng)力成比例。其所產(chǎn)生的電荷與施加的應(yīng)力成比例。u壓電陶瓷的壓電陶瓷的壓電常數(shù)壓電常數(shù)有壓電應(yīng)變常數(shù)、壓電電壓常數(shù)、有壓電應(yīng)變常數(shù)、壓電電壓常數(shù)、壓電應(yīng)力常數(shù)以及壓電勁度常數(shù)等。壓電應(yīng)力常數(shù)以及壓電勁度常數(shù)等。u反映壓電陶瓷的彈性變量（即應(yīng)力、應(yīng)變）和電學(xué)變量反映壓電陶瓷的彈性變量（即應(yīng)力、應(yīng)變）和電學(xué)變量 ( (即電場(chǎng)、電位移即電場(chǎng)、電位移) )之間的關(guān)系的方程式，稱(chēng)為之間的關(guān)系的方程式，稱(chēng)為壓電方程壓電方程。（4 4）機(jī)電耦合系數(shù)）機(jī)電耦合系數(shù)(electromechanical coupling

9、 (electromechanical coupling factor)factor)u機(jī)電耦合系數(shù)機(jī)電耦合系數(shù)K K是綜合反映壓電材料性能的參數(shù)，它是綜合反映壓電材料性能的參數(shù)，它表示壓電材料的機(jī)械能與電能的耦合效應(yīng)。表示壓電材料的機(jī)械能與電能的耦合效應(yīng)。u機(jī)電耦合系數(shù)可定義為：機(jī)電耦合系數(shù)可定義為： 電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軝C(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔躃 K2 2 = - K= - K2 2 = -= - 輸入電能輸入電能 輸入機(jī)械能輸入機(jī)械能3 3 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝（以壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝（以PZTPZT陶瓷為例）陶瓷為例）典型壓電陶瓷：鈦酸鋇、鈦鋯酸鉛、鈦酸鉛下面以下面以

10、PZT(PbZrOPZT(PbZrO3 3-PbTiO-PbTiO3 3) )陶瓷為例介紹壓電陶陶瓷為例介紹壓電陶瓷的必要工序及制作方法。瓷的必要工序及制作方法。壓電陶瓷生產(chǎn)的主要工藝流程：壓電陶瓷生產(chǎn)的主要工藝流程： 配料配料球磨球磨過(guò)濾、干燥過(guò)濾、干燥預(yù)燒預(yù)燒二次球磨二次球磨過(guò)濾、過(guò)濾、干燥干燥過(guò)篩過(guò)篩成型成型排塑排塑燒結(jié)燒結(jié)精修精修上電極上電極燒銀燒銀極化極化測(cè)試。測(cè)試。（1 1） 原料處理原料處理原料的純度原料的純度是制備優(yōu)良?jí)弘娞沾傻氖滓獥l件。通常來(lái)說(shuō)，是制備優(yōu)良?jí)弘娞沾傻氖滓獥l件。通常來(lái)說(shuō)， 希望原料的純度要高一些，特別是用量比較大的原料，希望原料的純度要高一些，特別是用量比較大的

11、原料，如如 PbPb3 3O O4 4（或（或PbOPbO）、）、ZrOZrO2 2和和TiOTiO2 2等，等， 若純度低，引若純度低，引入雜質(zhì)總量就很大，所以純度要高些。小劑量的原料則入雜質(zhì)總量就很大，所以純度要高些。小劑量的原料則純度要求相對(duì)低些。純度要求相對(duì)低些。以上原料經(jīng)水洗去除一些水溶雜質(zhì)后烘干，然后進(jìn)行煅以上原料經(jīng)水洗去除一些水溶雜質(zhì)后烘干，然后進(jìn)行煅燒粉碎，通常希望燒粉碎，通常希望顆粒度顆粒度在在2um2um以下。以下。（2 2）預(yù)燒）預(yù)燒經(jīng)過(guò)煅燒粉碎的原料混合配料后要進(jìn)行預(yù)燒，其目的經(jīng)過(guò)煅燒粉碎的原料混合配料后要進(jìn)行預(yù)燒，其目的是為了使化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行。是為了使化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)

12、行。實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明，如果預(yù)燒溫度恰當(dāng)，燒結(jié)溫度可以在很寬，如果預(yù)燒溫度恰當(dāng)，燒結(jié)溫度可以在很寬的范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)致密度無(wú)顯著影響，預(yù)燒溫度如果的范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)致密度無(wú)顯著影響，預(yù)燒溫度如果偏低，燒成溫度無(wú)論如何提高（或延長(zhǎng)保溫時(shí)間），偏低，燒成溫度無(wú)論如何提高（或延長(zhǎng)保溫時(shí)間），也不能得到很高的致密度。此外，預(yù)燒溫度和保溫時(shí)也不能得到很高的致密度。此外，預(yù)燒溫度和保溫時(shí)間比較起來(lái)，預(yù)燒溫度所起作用更為重要。間比較起來(lái)，預(yù)燒溫度所起作用更為重要。預(yù)燒過(guò)程一般需經(jīng)過(guò)四個(gè)階段預(yù)燒過(guò)程一般需經(jīng)過(guò)四個(gè)階段：線性膨脹（室溫：線性膨脹（室溫400400 ）、固相反應(yīng)（）、固相反應(yīng)（400750400750

13、）、收縮）、收縮（750850750850 ）和晶粒生長(zhǎng)（）和晶粒生長(zhǎng)（800900800900 以上）。以上）。（3 3）成型和排塑）成型和排塑v簡(jiǎn)單形狀的制品通過(guò)簡(jiǎn)單形狀的制品通過(guò)模壓法成型模壓法成型，不均勻截面的條形，不均勻截面的條形制品可以通過(guò)制品可以通過(guò)擠壓法成型擠壓法成型，薄板用，薄板用流延法和軋膜法成流延法和軋膜法成型型，大的圓環(huán)和更復(fù)雜的形狀用，大的圓環(huán)和更復(fù)雜的形狀用注漿法成型注漿法成型。v成型之前需加入粘合劑（常用的粘合劑的配制質(zhì)量比成型之前需加入粘合劑（常用的粘合劑的配制質(zhì)量比為：聚乙烯醇為：聚乙烯醇15%15%，甘油，甘油7%7%，酒精，酒精3%3%，蒸餾水，蒸餾水75

14、%75%；在在9090下攪拌溶化）。下攪拌溶化）。v成型后生坯中的粘合劑、水分等加溫排去，稱(chēng)為排塑成型后生坯中的粘合劑、水分等加溫排去，稱(chēng)為排塑或排膠。或排膠。通常排塑溫度通常排塑溫度800850800850，保溫時(shí)間，保溫時(shí)間1 1小時(shí)左小時(shí)左右。右。（4 4）燒結(jié)）燒結(jié)v燒結(jié)溫度范圍主要是由化學(xué)組成決定的。燒結(jié)溫度范圍主要是由化學(xué)組成決定的。低于燒結(jié)范低于燒結(jié)范圍圍，制品的氣孔率高、致密度低，壓電性能也就差。，制品的氣孔率高、致密度低，壓電性能也就差。如果超過(guò)燒結(jié)范圍的上限如果超過(guò)燒結(jié)范圍的上限，則由于出現(xiàn)過(guò)多液相，會(huì)，則由于出現(xiàn)過(guò)多液相，會(huì)發(fā)生粘連，或嚴(yán)重失鉛，也會(huì)導(dǎo)致性能下降。此外，發(fā)

15、生粘連，或嚴(yán)重失鉛，也會(huì)導(dǎo)致性能下降。此外，燒結(jié)溫度過(guò)高會(huì)使晶粒過(guò)大，機(jī)械強(qiáng)度變差。燒結(jié)溫度過(guò)高會(huì)使晶粒過(guò)大，機(jī)械強(qiáng)度變差。v燒結(jié)過(guò)程中燒結(jié)過(guò)程中PbOPbO的揮發(fā)的揮發(fā)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。由于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。由于PbOPbO揮發(fā)，破壞了配方的化學(xué)組成，工藝上為了防止揮發(fā)，破壞了配方的化學(xué)組成，工藝上為了防止PbOPbO揮發(fā)，通常采用密封法、埋入法、加氣氛片法等揮發(fā)，通常采用密封法、埋入法、加氣氛片法等措施加以解決。措施加以解決。（5 5）上電極）上電極 燒成的陶瓷經(jīng)精修、清潔后，就可以被覆上電極。燒成的陶瓷經(jīng)精修、清潔后，就可以被覆上電極。一般來(lái)說(shuō)是將含銀涂料（銀漿）涂于制品表面，一般來(lái)

16、說(shuō)是將含銀涂料（銀漿）涂于制品表面，并在并在600800600800下燒結(jié)，使銀漿中的氧化銀還原下燒結(jié)，使銀漿中的氧化銀還原為銀，并燒滲到陶瓷表面，形成牢固結(jié)合層。對(duì)為銀，并燒滲到陶瓷表面，形成牢固結(jié)合層。對(duì)于薄片，可以通過(guò)濺射或蒸發(fā)鍍上一層鎳鉻或金于薄片，可以通過(guò)濺射或蒸發(fā)鍍上一層鎳鉻或金作為電極。被上電極的產(chǎn)品便可進(jìn)行人工極化處作為電極。被上電極的產(chǎn)品便可進(jìn)行人工極化處理。理。（6 6）極化）極化v壓電陶瓷燒結(jié)后還需極化處理。這是因?yàn)閯偀Y(jié)好壓電陶瓷燒結(jié)后還需極化處理。這是因?yàn)閯偀Y(jié)好的壓電陶瓷電疇無(wú)規(guī)則取向，故整體不呈壓電性，的壓電陶瓷電疇無(wú)規(guī)則取向，故整體不呈壓電性，只有通過(guò)極化處理使

17、電疇沿一特定方向極化后才顯只有通過(guò)極化處理使電疇沿一特定方向極化后才顯出壓電性。出壓電性。v提高極化電場(chǎng)，極化溫度以及延長(zhǎng)極化時(shí)間有利于提高極化電場(chǎng)，極化溫度以及延長(zhǎng)極化時(shí)間有利于極化的充分進(jìn)行。極化的充分進(jìn)行。4 4 壓電陶瓷的應(yīng)用壓電陶瓷的應(yīng)用v壓電陶瓷的壓電性是居里兄弟于壓電陶瓷的壓電性是居里兄弟于18801880年年在單晶體上在單晶體上發(fā)現(xiàn)的。發(fā)現(xiàn)的。v19401940年以前年以前，只有單晶體壓電材料，由于存在多種，只有單晶體壓電材料，由于存在多種缺點(diǎn)（如易溶于水），未能得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)（如易溶于水），未能得到廣泛應(yīng)用。v第一批商業(yè)性壓電陶瓷器件是美國(guó)人在第一批商業(yè)性壓電陶瓷器件是美

18、國(guó)人在19471947年年用陶用陶瓷制造的瓷制造的BaTiOBaTiO3 3留聲機(jī)拾音器，但留聲機(jī)拾音器，但BaTiOBaTiO3 3存在壓電存在壓電性弱和壓電性隨溫度變化大的缺點(diǎn)。性弱和壓電性隨溫度變化大的缺點(diǎn)。v19541954年年美國(guó)美國(guó)B.B.賈菲等人發(fā)現(xiàn)了賈菲等人發(fā)現(xiàn)了PbZrOPbZrO3 3-PbTiO-PbTiO3 3 （PZTPZT）固溶體系統(tǒng)，它使在固溶體系統(tǒng)，它使在BaTiOBaTiO3 3時(shí)代不能制作的器件成為時(shí)代不能制作的器件成為可能。可能。v目前，壓電陶瓷的應(yīng)用已日益廣泛目前，壓電陶瓷的應(yīng)用已日益廣泛，大致可分為，大致可分為壓電壓電振子振子和和壓電換能器壓電換能器兩

19、個(gè)方面。兩個(gè)方面。前者前者主要是利用振子本主要是利用振子本身的諧振特性，要求壓電、介電、彈性等性能穩(wěn)定，身的諧振特性，要求壓電、介電、彈性等性能穩(wěn)定，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高。機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高。后者后者主要是將一種能量形式轉(zhuǎn)成另主要是將一種能量形式轉(zhuǎn)成另一種能量形式，要求機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)高。一種能量形式，要求機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)高。壓電陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域壓電陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域舉舉 例例 電電 源源雷達(dá)，電視顯像管，高壓電源，點(diǎn)火裝置雷達(dá)，電視顯像管，高壓電源，點(diǎn)火裝置信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換振蕩器，音叉，送話器，蜂鳴器，超聲換能器振蕩器，音叉，送話器，蜂鳴器，超聲換能器發(fā)射接收發(fā)射接收超聲探測(cè)，聲

20、納，水下導(dǎo)航，無(wú)損檢測(cè)，醫(yī)療超聲探測(cè)，聲納，水下導(dǎo)航，無(wú)損檢測(cè)，醫(yī)療信號(hào)處理信號(hào)處理濾波器，放大器，振蕩器，混頻器濾波器，放大器，振蕩器，混頻器傳感計(jì)測(cè)傳感計(jì)測(cè)加速度計(jì)，壓力計(jì)，角速度計(jì)，紅外探測(cè)器加速度計(jì)，壓力計(jì)，角速度計(jì)，紅外探測(cè)器存貯顯示存貯顯示電光、聲光調(diào)制器，光存貯器，聲光顯示器電光、聲光調(diào)制器，光存貯器，聲光顯示器其其 它它非線性元件，壓電繼電器等非線性元件，壓電繼電器等壓電陶瓷應(yīng)用（一）壓電陶瓷應(yīng)用（一）壓電陶瓷應(yīng)用（二）壓電陶瓷應(yīng)用（二）5 5 壓電超聲換能器的應(yīng)用與發(fā)展壓電超聲換能器的應(yīng)用與發(fā)展5.1 5.1 引言引言v超聲換能器是實(shí)現(xiàn)聲能與電能相互轉(zhuǎn)換的部件。超聲換能器是實(shí)

21、現(xiàn)聲能與電能相互轉(zhuǎn)換的部件。v最早的超聲換能器是最早的超聲換能器是P.P.郎之萬(wàn)郎之萬(wàn)(P. Langevin)(P. Langevin)在在19171917年年為水下探測(cè)設(shè)計(jì)的夾心式換能器。這個(gè)換能器是以石為水下探測(cè)設(shè)計(jì)的夾心式換能器。這個(gè)換能器是以石英晶體為壓電材料，用兩塊鋼板在兩側(cè)夾緊而成的。英晶體為壓電材料，用兩塊鋼板在兩側(cè)夾緊而成的。v19331933年年以后出現(xiàn)的疊片型磁致伸縮換能器，強(qiáng)度高、以后出現(xiàn)的疊片型磁致伸縮換能器，強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、功率容量大，迅速取代了當(dāng)時(shí)的郎之萬(wàn)換穩(wěn)定性好、功率容量大，迅速取代了當(dāng)時(shí)的郎之萬(wàn)換能器。能器。v到了到了5050年代，年代，由于電致伸縮材料、

22、鈦酸鋇鐵電陶瓷、由于電致伸縮材料、鈦酸鋇鐵電陶瓷、鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的研制成功，使郎之萬(wàn)型超聲換能鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的研制成功，使郎之萬(wàn)型超聲換能器再度興起。器再度興起。v目前壓電超聲的應(yīng)用范圍很廣，且對(duì)超聲測(cè)量精度、目前壓電超聲的應(yīng)用范圍很廣，且對(duì)超聲測(cè)量精度、測(cè)量范圍、超聲功率以及器件的微小化程度的要求測(cè)量范圍、超聲功率以及器件的微小化程度的要求越來(lái)越高。超聲換能器歷來(lái)是各種超聲應(yīng)用的關(guān)鍵越來(lái)越高。超聲換能器歷來(lái)是各種超聲應(yīng)用的關(guān)鍵部件，國(guó)內(nèi)外均大力研究，近年來(lái)取得了很多成就。部件，國(guó)內(nèi)外均大力研究，近年來(lái)取得了很多成就。v本節(jié)將介紹壓電超聲換能器的種類(lèi)、應(yīng)用和發(fā)展。本節(jié)將介紹壓電超聲換能器的

23、種類(lèi)、應(yīng)用和發(fā)展。 5.2 5.2 壓電超聲換能器的種類(lèi)壓電超聲換能器的種類(lèi) 壓電超聲換能器的種類(lèi)很多：壓電超聲換能器的種類(lèi)很多：v按組成超聲換能器的壓電元件形狀按組成超聲換能器的壓電元件形狀分為薄板形、圓片形、分為薄板形、圓片形、圓環(huán)形、圓管形、圓棒形、薄殼球形、壓電薄膜等；圓環(huán)形、圓管形、圓棒形、薄殼球形、壓電薄膜等；v按振動(dòng)模式按振動(dòng)模式分為伸縮振動(dòng)、彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等；分為伸縮振動(dòng)、彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等；v按伸縮振動(dòng)的方向按伸縮振動(dòng)的方向分為厚度、切向、縱向、徑向等；分為厚度、切向、縱向、徑向等；v按壓電轉(zhuǎn)換方式按壓電轉(zhuǎn)換方式分為發(fā)射型分為發(fā)射型( (電電- -聲轉(zhuǎn)換聲轉(zhuǎn)換) )、接

24、收型、接收型( (聲聲- -電電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換) )、發(fā)射、發(fā)射- -接收復(fù)合型等。接收復(fù)合型等。5.3 5.3 壓電換能器的應(yīng)用壓電換能器的應(yīng)用 壓電換能器的應(yīng)用十分廣泛，它壓電換能器的應(yīng)用十分廣泛，它按應(yīng)用的行業(yè)按應(yīng)用的行業(yè)分分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、生活、醫(yī)療及軍事等；為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、生活、醫(yī)療及軍事等；按實(shí)現(xiàn)的功能按實(shí)現(xiàn)的功能分為超聲加工、超聲清洗、超聲探測(cè)、分為超聲加工、超聲清洗、超聲探測(cè)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、遙測(cè)、遙控等；檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、遙測(cè)、遙控等；按工作環(huán)境按工作環(huán)境分為液體、分為液體、固體、氣體、生物體等；固體、氣體、生物體等；按性質(zhì)按性質(zhì)分為功率超聲、檢分為功率超聲、檢測(cè)超聲、超聲成

25、像等。測(cè)超聲、超聲成像等。（1 1）壓電陶瓷變壓器）壓電陶瓷變壓器v壓電變壓器是利用極化后壓電體的壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓壓電變壓器是利用極化后壓電體的壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓輸出的。輸出的。其輸入部分用正弦電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)逆壓電其輸入部分用正弦電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)逆壓電效應(yīng)使其產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)波通過(guò)輸入和輸出部分的機(jī)械效應(yīng)使其產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)波通過(guò)輸入和輸出部分的機(jī)械藕合到輸出部分，輸出部分再通過(guò)正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電荷，藕合到輸出部分，輸出部分再通過(guò)正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電荷，實(shí)現(xiàn)壓電體的電能實(shí)現(xiàn)壓電體的電能- -機(jī)械能機(jī)械能- -電能的兩次變換，在壓電變電能的兩次變換，在壓電變壓器的諧振頻率下獲得最高輸出電壓。壓器的

26、諧振頻率下獲得最高輸出電壓。v與電磁變壓器相比，這具有體積小，質(zhì)量輕，功率密度與電磁變壓器相比，這具有體積小，質(zhì)量輕，功率密度高，效率高，耐擊穿，耐高溫，不怕燃燒，無(wú)電磁干擾高，效率高，耐擊穿，耐高溫，不怕燃燒，無(wú)電磁干擾和電磁噪聲，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制作、易批量生產(chǎn)，在和電磁噪聲，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制作、易批量生產(chǎn)，在某些領(lǐng)域成為電磁變壓器的理想替代元件等優(yōu)點(diǎn)。某些領(lǐng)域成為電磁變壓器的理想替代元件等優(yōu)點(diǎn)。此類(lèi)此類(lèi)變壓器用于開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器、筆記本電腦、氖燈驅(qū)動(dòng)器等。變壓器用于開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器、筆記本電腦、氖燈驅(qū)動(dòng)器等。（2 2）超聲馬達(dá)）超聲馬達(dá)v 超聲馬達(dá)是把定子作為換能器，利用壓電晶體的超聲馬達(dá)是把定子

27、作為換能器，利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)讓馬達(dá)定子處于超聲頻率的振動(dòng)，然后逆壓電效應(yīng)讓馬達(dá)定子處于超聲頻率的振動(dòng)，然后靠定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)傳遞能量，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)靠定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)傳遞能量，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)。v超聲馬達(dá)體積小，力矩大，分辨率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，超聲馬達(dá)體積小，力矩大，分辨率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)制動(dòng)機(jī)構(gòu)，無(wú)軸承機(jī)構(gòu)，這些優(yōu)點(diǎn)有直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)制動(dòng)機(jī)構(gòu)，無(wú)軸承機(jī)構(gòu)，這些優(yōu)點(diǎn)有益于裝置的小型化。益于裝置的小型化。它們廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、激它們廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、激光、半導(dǎo)體微電子工藝、精密機(jī)械與儀器、機(jī)器人、光、半導(dǎo)體微電子工藝、精密機(jī)械與儀器、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)與生物工程領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)與生物工

28、程領(lǐng)域。 (3) (3)超聲波清洗超聲波清洗v 超聲清洗的超聲清洗的機(jī)理機(jī)理是利用超聲波在清洗液中傳播時(shí)的空是利用超聲波在清洗液中傳播時(shí)的空化、輻射壓、聲流等物理效應(yīng)，對(duì)清洗件上的污物產(chǎn)生化、輻射壓、聲流等物理效應(yīng)，對(duì)清洗件上的污物產(chǎn)生的機(jī)械起剝落作用，同時(shí)能促進(jìn)清洗液與污物發(fā)生化學(xué)的機(jī)械起剝落作用，同時(shí)能促進(jìn)清洗液與污物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到清洗物件的目的。反應(yīng)，達(dá)到清洗物件的目的。v清洗所用的清洗所用的頻率頻率根據(jù)清洗物的大小和目的可選用根據(jù)清洗物的大小和目的可選用10500 kHz10500 kHz，一般多為，一般多為2050kHz2050kHz。隨著頻率的增加，。隨著頻率的增加，可采用郎之

29、萬(wàn)振子、縱向振子、厚度振子等?？刹捎美芍f(wàn)振子、縱向振子、厚度振子等。v超聲清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設(shè)備、電子、汽車(chē)、超聲清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設(shè)備、電子、汽車(chē)、橡膠、印刷、飛機(jī)、食品、醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)得到橡膠、印刷、飛機(jī)、食品、醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 (4) (4)超聲焊接超聲焊接v超聲焊接有超聲焊接有超聲金屬焊接超聲金屬焊接和和超聲塑料焊接超聲塑料焊接兩大類(lèi)。兩大類(lèi)。其其中中超聲塑料焊接技術(shù)超聲塑料焊接技術(shù)已獲得較為普遍的應(yīng)用。它是利已獲得較為普遍的應(yīng)用。它是利用換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)，通過(guò)上焊件把超聲振動(dòng)能用換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)，通過(guò)上焊

30、件把超聲振動(dòng)能量傳送到焊區(qū)。由于焊區(qū)即兩焊件交界處聲阻大，所量傳送到焊區(qū)。由于焊區(qū)即兩焊件交界處聲阻大，所以會(huì)產(chǎn)生局部高溫使塑料熔化，在接觸壓力的作用下以會(huì)產(chǎn)生局部高溫使塑料熔化，在接觸壓力的作用下完成焊接工作。完成焊接工作。v超聲塑料焊接超聲塑料焊接可方便焊接其他焊接法無(wú)法焊接的部位，可方便焊接其他焊接法無(wú)法焊接的部位，另外，還節(jié)約了塑料制品昂貴的模具費(fèi)，縮短了加工另外，還節(jié)約了塑料制品昂貴的模具費(fèi)，縮短了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，有經(jīng)濟(jì)、快速和可靠等特點(diǎn)。時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，有經(jīng)濟(jì)、快速和可靠等特點(diǎn)。 (5) (5)超聲加工超聲加工v 把微細(xì)磨料隨超聲加工工具一起以一定靜壓力加把微細(xì)磨料

31、隨超聲加工工具一起以一定靜壓力加在工件上，就能加工出與工具相同的形狀。超聲工在工件上，就能加工出與工具相同的形狀。超聲工具使工件表面的磨料以相當(dāng)大的沖擊力連續(xù)沖擊，具使工件表面的磨料以相當(dāng)大的沖擊力連續(xù)沖擊，破壞超聲輻射部位，使材料破碎而達(dá)到去除材料的破壞超聲輻射部位，使材料破碎而達(dá)到去除材料的目的。目的。v超聲加工超聲加工主要應(yīng)用于主要應(yīng)用于寶石、玉器、大理石、瑪瑙、寶石、玉器、大理石、瑪瑙、硬質(zhì)合金等脆硬材料的加工以及異型孔和細(xì)深孔的硬質(zhì)合金等脆硬材料的加工以及異型孔和細(xì)深孔的加工。此外，在普通切削工具上加超聲波振動(dòng)時(shí)，加工。此外，在普通切削工具上加超聲波振動(dòng)時(shí)，也可起到提高精度和效率的作

32、用。也可起到提高精度和效率的作用。（6 6）超聲減肥）超聲減肥v利用超聲波的空化效應(yīng)和微機(jī)械振動(dòng)，將人體表皮下多利用超聲波的空化效應(yīng)和微機(jī)械振動(dòng)，將人體表皮下多余的脂肪細(xì)胞破碎、乳化后排出體外，達(dá)到減肥、塑形余的脂肪細(xì)胞破碎、乳化后排出體外，達(dá)到減肥、塑形的目的。這是國(guó)際上的目的。這是國(guó)際上9090年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。意大利的意大利的ZocchiZocchi首次將超聲去脂用于臨床，并獲得成功，首次將超聲去脂用于臨床，并獲得成功，為整形、美容開(kāi)創(chuàng)了先河。近為整形、美容開(kāi)創(chuàng)了先河。近1010年來(lái)超聲去脂技術(shù)在年來(lái)超聲去脂技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得以迅速發(fā)展。國(guó)內(nèi)外得以迅速發(fā)展。

33、（7 7）超聲育種）超聲育種v對(duì)植物種子進(jìn)行適當(dāng)頻率和強(qiáng)度的超聲波照射，可提高對(duì)植物種子進(jìn)行適當(dāng)頻率和強(qiáng)度的超聲波照射，可提高種子的發(fā)芽率，降低霉?fàn)€率，促進(jìn)種子的生長(zhǎng)，提高植種子的發(fā)芽率，降低霉?fàn)€率，促進(jìn)種子的生長(zhǎng)，提高植物生長(zhǎng)速度。據(jù)資料介紹，超聲波可使某些植物種子生物生長(zhǎng)速度。據(jù)資料介紹，超聲波可使某些植物種子生長(zhǎng)速度提高長(zhǎng)速度提高2323倍。倍。（8 8）電子血壓計(jì)）電子血壓計(jì)v利用壓電換能器接收血管的壓力，當(dāng)氣囊加壓緊壓血管時(shí)，利用壓電換能器接收血管的壓力，當(dāng)氣囊加壓緊壓血管時(shí)，因外加壓力高于血管舒張壓力，壓電換能器感受不到血管因外加壓力高于血管舒張壓力，壓電換能器感受不到血管的壓力；

34、而當(dāng)氣囊逐漸泄氣，壓電換能器對(duì)血管的壓力隨的壓力；而當(dāng)氣囊逐漸泄氣，壓電換能器對(duì)血管的壓力隨之減小到某一數(shù)值時(shí)，二者的壓力達(dá)到平衡，此時(shí)壓電換之減小到某一數(shù)值時(shí)，二者的壓力達(dá)到平衡，此時(shí)壓電換能器就能感受到血管的壓力，該壓力即為心臟的收縮壓，能器就能感受到血管的壓力，該壓力即為心臟的收縮壓，通過(guò)放大器發(fā)出指示信號(hào)，給出血壓值。通過(guò)放大器發(fā)出指示信號(hào)，給出血壓值。電子血壓計(jì)由于電子血壓計(jì)由于取消了聽(tīng)診器，可減輕醫(yī)務(wù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。取消了聽(tīng)診器，可減輕醫(yī)務(wù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （9 9）遙測(cè)遙控）遙測(cè)遙控v在有毒、放射性等惡劣環(huán)境中，人們不能接近工作，需要在有毒、放射性等惡劣環(huán)境中，人們不能接近工作，

35、需要遠(yuǎn)地控制；電視機(jī)，電風(fēng)扇以及電燈等電器開(kāi)關(guān)需要遙控，遠(yuǎn)地控制；電視機(jī)，電風(fēng)扇以及電燈等電器開(kāi)關(guān)需要遙控，都可裝上壓電超聲換能器，通過(guò)遠(yuǎn)地發(fā)射超聲波由裝在需都可裝上壓電超聲換能器，通過(guò)遠(yuǎn)地發(fā)射超聲波由裝在需要控制系統(tǒng)上的接收換能器所接收，把聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信要控制系統(tǒng)上的接收換能器所接收，把聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)使開(kāi)關(guān)動(dòng)作。號(hào)使開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 (10) (10)交通監(jiān)測(cè)交通監(jiān)測(cè)v現(xiàn)代交通，自動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的通行和計(jì)數(shù)以便掌握車(chē)輛的運(yùn)現(xiàn)代交通，自動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的通行和計(jì)數(shù)以便掌握車(chē)輛的運(yùn)行情況是非常必要的。行情況是非常必要的。v如如交通監(jiān)理站交通監(jiān)理站安裝一個(gè)收發(fā)兼用的超聲換能器及其附屬設(shè)安裝一個(gè)收發(fā)兼用的超聲

36、換能器及其附屬設(shè)備，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)時(shí)就有一個(gè)聲脈沖返回，通過(guò)計(jì)數(shù)累計(jì)可備，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)時(shí)就有一個(gè)聲脈沖返回，通過(guò)計(jì)數(shù)累計(jì)可得到日行車(chē)輛的數(shù)量。得到日行車(chē)輛的數(shù)量。v給給汽車(chē)尾部汽車(chē)尾部裝一個(gè)收發(fā)兩用的換能器，可防止倒車(chē)相撞事裝一個(gè)收發(fā)兩用的換能器，可防止倒車(chē)相撞事故發(fā)生。在故發(fā)生。在公路上公路上安裝接收型壓電超聲換能器還可以監(jiān)測(cè)安裝接收型壓電超聲換能器還可以監(jiān)測(cè)噪聲指數(shù)。噪聲指數(shù)。 (11)(11)測(cè)距測(cè)距v超聲測(cè)距裝置又叫聲尺。它是通過(guò)收發(fā)兩用的換能器，測(cè)超聲測(cè)距裝置又叫聲尺。它是通過(guò)收發(fā)兩用的換能器，測(cè)量脈沖時(shí)間間隔。目前的聲尺可測(cè)量脈沖時(shí)間間隔。目前的聲尺可測(cè)10m10m以?xún)?nèi)的距離，精度以?xún)?nèi)的

37、距離，精度可達(dá)千分之幾?？蛇_(dá)千分之幾。(12)(12)檢漏及氣體流量檢測(cè)檢漏及氣體流量檢測(cè)v對(duì)于壓力系統(tǒng)，在泄漏處，由于壓力容器的內(nèi)外壓差造成射流噪對(duì)于壓力系統(tǒng)，在泄漏處，由于壓力容器的內(nèi)外壓差造成射流噪聲。這種噪聲頻譜極寬。對(duì)于非壓力系統(tǒng)，可在密閉系統(tǒng)內(nèi)安放聲。這種噪聲頻譜極寬。對(duì)于非壓力系統(tǒng)，可在密閉系統(tǒng)內(nèi)安放一個(gè)超聲源，然后從密閉系統(tǒng)外部接收。一般未泄漏時(shí)測(cè)到的信一個(gè)超聲源，然后從密閉系統(tǒng)外部接收。一般未泄漏時(shí)測(cè)到的信號(hào)幅度極小或沒(méi)有，在泄漏處信號(hào)幅度有突然增大的趨勢(shì)。號(hào)幅度極小或沒(méi)有，在泄漏處信號(hào)幅度有突然增大的趨勢(shì)。v氣體流量檢測(cè)也是化工中的重要手段之一。流量檢測(cè)目前有多種氣體流量檢

38、測(cè)也是化工中的重要手段之一。流量檢測(cè)目前有多種方法，如浮子流量計(jì)等。但超聲法主要優(yōu)點(diǎn)是不妨礙流體的流動(dòng)。方法，如浮子流量計(jì)等。但超聲法主要優(yōu)點(diǎn)是不妨礙流體的流動(dòng)。 (13)(13)機(jī)器人成像信息采集機(jī)器人成像信息采集v智能機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)在空間自由行走、辨認(rèn)物體等功能，不僅要用智能機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)在空間自由行走、辨認(rèn)物體等功能，不僅要用超聲換能器測(cè)距導(dǎo)盲，而且要成像辨識(shí)。所以，需要小型的超聲超聲換能器測(cè)距導(dǎo)盲，而且要成像辨識(shí)。所以，需要小型的超聲換能器陣，以實(shí)現(xiàn)多種功能，這方面將成為一項(xiàng)重要的研究課題，換能器陣，以實(shí)現(xiàn)多種功能，這方面將成為一項(xiàng)重要的研究課題，吸引著眾多的科學(xué)家為之奮斗。吸引著眾多的科

39、學(xué)家為之奮斗。 5.5 5.5 壓電超聲換能器的最新發(fā)展壓電超聲換能器的最新發(fā)展當(dāng)前發(fā)展方向?yàn)榇蠊β?、低壓?qū)動(dòng)、高頻、薄膜化、微型化、集成化。當(dāng)前發(fā)展方向?yàn)榇蠊β?、低壓?qū)動(dòng)、高頻、薄膜化、微型化、集成化。（1 1）大功率換能器）大功率換能器v 在許多場(chǎng)合需要大功率的換能器。在大功率換能器領(lǐng)域，在許多場(chǎng)合需要大功率的換能器。在大功率換能器領(lǐng)域，鈮鎂酸鉛鈮鎂酸鉛(PMN)(PMN)陶瓷是有發(fā)展前途的材料。陶瓷是有發(fā)展前途的材料。PMNPMN的優(yōu)點(diǎn)是的優(yōu)點(diǎn)是在中度的電場(chǎng)中就可以產(chǎn)生大的應(yīng)變，遲滯小。但電致伸縮在中度的電場(chǎng)中就可以產(chǎn)生大的應(yīng)變，遲滯小。但電致伸縮效應(yīng)是非線性的，相應(yīng)的物理常數(shù)取決于溫度

40、和頻率，且需效應(yīng)是非線性的，相應(yīng)的物理常數(shù)取決于溫度和頻率，且需直流偏壓，這就需要研究如何處理這些問(wèn)題。直流偏壓，這就需要研究如何處理這些問(wèn)題。v 在工業(yè)液體處理中在工業(yè)液體處理中使用的高強(qiáng)度超聲波需特殊的大功率換使用的高強(qiáng)度超聲波需特殊的大功率換能器，在功率容量、效率、輻射面積和指向性方面都有要求。能器，在功率容量、效率、輻射面積和指向性方面都有要求。大功率換能器有望在礦藏勘探和鉆井上得到應(yīng)用。大功率換能器有望在礦藏勘探和鉆井上得到應(yīng)用。（2 2）低壓驅(qū)動(dòng)換能器）低壓驅(qū)動(dòng)換能器v許多諧振超聲裝置如超聲馬達(dá)和大功率換能器需產(chǎn)生大的許多諧振超聲裝置如超聲馬達(dá)和大功率換能器需產(chǎn)生大的振幅。鋯鈦酸鉛

41、振幅。鋯鈦酸鉛(PZT)(PZT)是廣泛應(yīng)用的電聲轉(zhuǎn)化材料。在是廣泛應(yīng)用的電聲轉(zhuǎn)化材料。在20 20 kHzkHz時(shí)，時(shí)，PZTPZT在在400kV/m400kV/m的電場(chǎng)中，在共振條件下產(chǎn)生的的電場(chǎng)中，在共振條件下產(chǎn)生的振幅要達(dá)到微米級(jí)，需振幅要達(dá)到微米級(jí)，需2000V2000V的電壓，的電壓，5mm5mm厚的壓電陶瓷厚的壓電陶瓷環(huán)。環(huán)。v在某些情況下在某些情況下( (航空航天，便攜式裝置航空航天，便攜式裝置) )，使用高壓是一種缺，使用高壓是一種缺陷。此時(shí)，大振幅的超聲頻率必須用低壓驅(qū)動(dòng)。減小多層陷。此時(shí)，大振幅的超聲頻率必須用低壓驅(qū)動(dòng)。減小多層陶瓷的電極間的距離可解決這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)場(chǎng)強(qiáng)

42、一定時(shí)，陶瓷的電極間的距離可解決這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)場(chǎng)強(qiáng)一定時(shí)，極間距越小，所需電壓也越小。極間距越小，所需電壓也越小。（3 3）高頻換能器）高頻換能器v頻率大于頻率大于1520MHz1520MHz的的B B超在醫(yī)療上的應(yīng)用已有十幾年了超在醫(yī)療上的應(yīng)用已有十幾年了，高頻超，高頻超聲應(yīng)用范圍的增加促進(jìn)了一些領(lǐng)域的迅速發(fā)展。目前已經(jīng)制成高達(dá)聲應(yīng)用范圍的增加促進(jìn)了一些領(lǐng)域的迅速發(fā)展。目前已經(jīng)制成高達(dá)100MHz100MHz以上的高頻壓電陶瓷振子。以上的高頻壓電陶瓷振子。 v高頻壓電陶瓷器件高頻壓電陶瓷器件以其體積小、質(zhì)量輕、能耗低、無(wú)需調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)以其體積小、質(zhì)量輕、能耗低、無(wú)需調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于電視機(jī)

43、、錄相機(jī)、自動(dòng)化電子裝置、通信設(shè)備、復(fù)印機(jī)、被廣泛用于電視機(jī)、錄相機(jī)、自動(dòng)化電子裝置、通信設(shè)備、復(fù)印機(jī)、計(jì)算機(jī)、語(yǔ)音合成器和遙控器等電子整機(jī)中。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)、語(yǔ)音合成器和遙控器等電子整機(jī)中。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，需要越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)僅電視機(jī)、遙控器、音響、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備需要越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)僅電視機(jī)、遙控器、音響、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備年應(yīng)用量約年應(yīng)用量約1010億只，而國(guó)內(nèi)僅有極少數(shù)幾家生產(chǎn)億只，而國(guó)內(nèi)僅有極少數(shù)幾家生產(chǎn)13MHz13MHz以下器件，以下器件，產(chǎn)量約產(chǎn)量約3 3億只，供需矛盾突出，尤其是億只，供需矛盾突出，尤其是13MHz13MHz以上的器件基木上依以上的器件基木上依靠進(jìn)口，市場(chǎng)缺口非常大?？窟M(jìn)口，市場(chǎng)缺口非常大。v隨著