压电陶瓷换能器原理解释和材料分析

      压电陶瓷换能片的原理是，当压力或张力施加到陶瓷片上时，在陶瓷片的两端会产生极性相反的电荷，并通过电路产生电流。这种效应称为压电效应。如果由这种压电陶瓷制成的换能器被放入水中，那么在声波的作用下，在换能器的两端会感应出电荷，这是声波接收器。此外，压电效应是可逆的. 如果交变电场施加到压电陶瓷片上，陶瓷片会不时变得越来越薄和厚，同时产生振动并发出声波。因此，解决了超声波发射器的问题。

　　 压电陶瓷换能器有两种材料:磁致伸缩金属和压电陶瓷。本文的目的是设计用于大功率机械超声加工的换能器，因此只讨论压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器作为一种能量传输网络，存在能量转换效率问题。转换效率与换能器材料、振动形式、机械振动系统(包括支撑机构)的结构以及工作频率的选择有关。因此，在超声换能器的设计中，应该考虑各种因素，如声阻抗、频率响应、阻抗匹配、声学结构、振动模式和转换材料，以及如何设计和协调这些因素，以使电声转换达到最佳值。

       压电陶瓷换能器是一种具有压电特性的电子陶瓷材料，与不含铁电成分的典型压电石英晶体的主要区别在于，构成其主要成分的晶相都是铁电晶粒.  因为陶瓷是具有随机取向晶粒的多晶聚集体，所以每个铁电晶粒的自发极化矢量也是迷失方向的.  为了使陶瓷表现出宏观压电特性，压电陶瓷必须在烧制后在强直流电场中极化，端面经受多个电极，从而原始无序取向的极化矢量优先取向于电场方向，电场消除后，极化处理后的压电陶瓷将保持一定的宏观残余极化强度，从而使陶瓷具有一定的压力。