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壓電陶瓷主要有三大類:
鈦酸鋇類(BaTiO3),原材料有二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鍶等;
鋯鈦酸鉛類(PbZrTiO3),原材料有二氧化鈦、氧化鋯、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鈮、氧化鑭等;
鈮鎂酸鉛類(PbNbMgO3),原材料有氧化鈮、氧化鎂、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鑭等。
壓電陶瓷材料的基本原理 壓電效應的原理是,如果對壓電材料施加壓力,它便會產(chǎn)生電位差(稱之為正壓電效應),反之施加電壓,則產(chǎn)生機械應力(稱為逆壓電效應)。如果壓力是一種高頻震動,則產(chǎn)生的就是高頻電流。因此,可以根據(jù)需要,綜合二相材料的優(yōu)點,制作良好性能的換能器和傳感器。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時,則產(chǎn)生高頻聲信號(機械震動),這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說,壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能,這種相互對應的關(guān)系確實非常有意思。
壓電材料可以因機械變形產(chǎn)生電場,也可以因電場作用產(chǎn)生機械變形,這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。于是近幾年來,人們?yōu)榱搜芯砍鼍哂懈鼉?yōu)異壓電性的新壓電材料,做了大量工作,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3單晶(A=Zn2 ,Mg2 )。例如,壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能,在未來的飛行器設(shè)計中占有重要的地位。
壓電陶瓷片有兩種驅(qū)動方式。一種是自激振蕩式驅(qū)動。其電路原理是通過晶體管放大器提供正反饋,構(gòu)成壓電晶體振蕩器,使壓電陶瓷片工作在諧振頻率fo上而發(fā)聲。此時壓電陶瓷片呈低阻抗,輸出音量受輸入電流控制,因此亦稱為電流驅(qū)動型。
第二種為他激振蕩式驅(qū)動,利用方波(或短形波)振蕩器來激勵發(fā)聲。這時壓電陶瓷片一般工作于fo之外的頻率上,因此阻抗較高,輸入電流較小,它居于電壓驅(qū)動式。其優(yōu)點是音域較寬。音色較好。