换能器材料
压电换能器的结构组成
压电换能器的结构组成
压电换能器是一种能够将机械能转换为电能或电能转换为机械能的装置，其主要结构组成包括以下几个部分：
1. 压电材料：压电换能器的核心部分是压电材料，常用的压电材料有压电陶瓷、压电晶体、压电聚合物等。
这些材料在受到机械应力时会产生电荷，或者在施加电场时会产生机械变形。
2. 电极：压电材料的两侧通常覆盖有金属电极，用于施加电场或引出电荷。
电极可以是金属箔、金属片或金属涂层等形式，它们与压电材料之间形成良好的电接触。
3. 振动结构：压电换能器通常具有振动结构，用于将机械振动传递给压电材料。
振动结构可以是薄膜、板、棒、圆柱体等形式，具体形状和尺寸根据应用需求而定。
4. 外壳和封装：压电换能器通常被封装在一个外壳中，以保护内部结构并提供机械支撑。
外壳可以是金属、塑料或陶瓷等材料制成，封装方式可以是气密封装或开放式封装。
5. 连接线和接口：压电换能器通常通过连接线与外部电路相连，连接线用于传输电信号或提供电源。
接口可以是插头、插座、引线等形式，以便与其他设备进行连接。
除了以上基本结构组成部分，一些压电换能器还可能包括附加的元件，如匹配网络、滤波器、放大器等，以优化其性能和与外部系统的兼容性。
总之，压电换能器的结构组成主要包括压电材料、电极、振动结构、外壳和封装以及连接线和接口等部分，这些部分协同工作，实现了机械能与电能之间的相互转换。
超声换能器结构
超声换能器的结构通常包括以下几个部分：
压电晶体：压电晶体是超声换能器的核心部分，其具有压电效应，可以将电信号转换为机械振动。
压电晶体是利用某些材料的特殊性质，如锆钛酸铅（PZT）或石英晶体等，来实现电信号与机械振动之间的转换。
声学匹配层：声学匹配层的作用是将压电晶体的机械振动能量有效地传递到所检测的介质中，同时减少声波在空气中的反射，提高声波的透射效率。
声学匹配层的材料和厚度通常是根据所检测介质的声学特性和换能器的设计要求进行选择和设计的。
保护层：保护层的作用是保护压电晶体和声学匹配层不受外界环境的影响，如温度、湿度、尘埃等。
保护层通常采用环氧树脂、硅胶等材料制成。
引脚：引脚的作用是将压电晶体与外部电路连接起来，实现电信号的输入和输出。
引脚的数目和排列方式根据不同的换能器设计而有所不同。
以上是超声换能器的基本结构，不同的应用场景和设计要求可能会对换能器的结构和材料有所调整。
压电换能器的工作原理
压电换能器的工作原理
压电换能器是一种将机械能转化为电能的设备，它的工作原理可
以分为以下几个步骤：
1. 压电效应
压电换能器采用的是压电陶瓷材料，这种材料可以通过受力而产
生电荷。
具体的原理是：当压电陶瓷受到外力压缩时，它的晶体结构
会发生畸变，导致它内部的电荷分布出现不均衡。
这时就会产生电场，从而产生电荷。
2. 电荷积累
随着外力的不断施加，压电陶瓷材料内部的电荷会不断累积。
这
些电荷通过导体连接到电荷放大器上，进一步放大，并输出到外部电
路中。
3. 电荷输出
在外部电路中，电荷输出可以通过多种电子元件来实现。
例如，
可以将电荷输入到一个电容器中，从而将机械能转化为电能。
或者可
以将电荷输入到一个电池中，从而为其他电子设备供电。
总之，压电换能器的工作原理主要依靠压电效应，通过其材料的
独特特性来实现将机械能转化为电能的目的。
而在实际应用中，压电
换能器被广泛用于各种机械设备上，如振动传感器、压力传感器等。
它不仅具有高灵敏度、广泛的频率响应范围等优点，而且非常方便安
装和使用，因此被认为是一种非常重要的能量转换器件。
换能器
电能和声能相互转换的器件
01 产品简介
03 性能参数
目录
02 分类 04 应用
基本信息
换能器，是指电能和声能相互转换的器件。在回声测深仪、多普勒计程仪和声相关计程仪中使用。将电能转 换成声能的称为发射换能器;将声能转换成电能的是接收换能器。发射和接收换能器通常是分开使用的，但也可以 共用一个。换能器的主要性能指标有：工作频率、频带宽度、电声频度、谐振频率时的阻抗、指向性（发射波束 宽度）和灵敏度等。按物理特性和使用材料的不同，换能器可分为两类:磁致伸缩换能器和电致伸缩换能器。前者 应用铁磁材料的磁致伸缩效应，常由镍或镍铁合金制成;后者应用电致伸缩效应和压电效应，常由钛酸钡陶瓷和铣 钛酸铅陶瓷等介质电材料制成。换能器安装于船底，其指向性可用波束宽度或半扩散角来表征。
应用
磁致伸缩
压电晶体
磁致伸缩
磁致伸缩有镍片换能器和铁氧体换能器。
压电晶体
最成熟可靠的是以压电效应实现电能与声能相互转换的器件，称为压电换能器。 压电效应将电信号转换为机械振动。这种换能器电声转换效率高，原材料价格便宜，制作方便，也不容易老 化。 常用的材料有石英晶体、钛酸钡和锆钛酸铅。 压电换能器的应用十分广泛，它按应用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。
产品简介
产品简介
换能器主要有磁致伸缩和压电晶体两大类。
分类
1
元件形状
2
振动模式
3
振动方向
4
压电转换方式
5
传播介质
元件形状
按组成换能器的压电元件形状分为薄板形,圆片形,圆环形,圆管形,圆棒形,薄壳球形,压电薄膜等;
振动模式
按振动模式分为伸缩振动,弯曲振动,扭转分为厚度,切向,纵向,径向等;
常用的换能器
常用的换能器在机能学实验中，常用的换能器有：1.生物电的引导电极，它能将离子电流转换成电子电流。
电极多选用银、不锈钢、铂等材料制成，实验室引导动物心电图时常采用注射器针头作引导电极。
2.张力换能器（图2-5-4），它能将各种张力转换成电信号。
张力换能器有多种规格，根据被测张力的大小选用合适量程的换能器。
常用的有5g 、10g 、50g 和100g 等。
3.压力换能器，它能将各种压力如血压、呼吸道气压转换成电信号。
压力换能器根据测量对象的不同，可分为血压换能器（图2-5-5）和呼吸换能器（图2-5-6），血压换能器用于测量高的压力（-50~360mmHg ）,而呼吸换能器用于测量低的压力（-10~50cmH 2O ）。
4.流量传感器，它能将各种流体的流量转换成电信号。
此类传感器应用光电或磁电原理工作。
图2-9-4 张力换能器 图2-9-5 血压换能器呼吸换能器换能器使用注意事项：1．在使用时不能用手牵拉弹性梁和超量加载。
张力换能器的弹性悬臂梁其屈服极限为规定的量程2～3倍，如50g 量程的张力换能器，在施加了150g 力后，弹性悬臂梁将不能恢复其形变，即弹性悬臂梁失去弹性，换能器被损坏。
2．防止水进入换能器内部。
张力换能器内部没有经过防水处理，水滴入或渗入换能器内气管硅胶管输入插调零电位输入插头弹性梁 调零电位器测压口 排气口 压力仓 调零电位器 输入插头 张力换能器 血压换能器部会造成电路短路，损坏换能器，累及测量的电子仪器。
3．压力换能器不能碰撞，应轻拿轻放。
压力换能器的内部由应变丝构成电桥，应变丝盘绕在应变架上，应变架结构精密，应变丝和应变架在碰撞和震动时，会发生断丝或变形。
4．压力换能器施加的压力不能超过其量程规定的范围。
换能器的弹性膜片在过载情况下将不能恢复其形变，过载会发生应变丝断丝或应变架变形。
换能器中阻尼层的材料
换能器中阻尼层的材料换能器是一种将一种形式的能量转换为另一种形式的设备。
在换能器中，阻尼层起着重要的作用。
阻尼层的材料选择对换能器的性能和效果具有重要影响。
本文将介绍换能器中阻尼层常用的材料。
阻尼层的主要功能是消耗能量，减小振动的幅度和频率。
在换能器中，阻尼层通常位于振动源和传感器之间，起到缓冲和吸收振动的作用。
合适的阻尼材料可以有效减小振动的能量传递，提高换能器的精度和稳定性。
常见的阻尼层材料有橡胶、聚氨酯和硅胶等。
橡胶是一种常用的阻尼材料，其具有良好的弹性和耐磨性。
橡胶材料能够有效吸收振动能量，减小振动的幅度和频率。
同时，橡胶还具有耐高温和耐腐蚀的特性，适用于各种环境条件下的换能器。
聚氨酯是一种具有优良阻尼性能的材料。
聚氨酯具有较高的耐磨性和耐腐蚀性，能够承受较大的载荷和振动。
聚氨酯材料还具有较好的耐油性和耐溶剂性，适用于一些特殊环境下的换能器。
硅胶是一种具有高阻尼性能和良好耐温性的材料。
硅胶能够有效吸收振动能量，减小振动的幅度和频率。
硅胶材料具有较好的耐高温性和耐腐蚀性，适用于高温环境下的换能器。
除了以上常见的材料，还有一些特殊的阻尼层材料，如石墨烯、纳米材料等。
这些材料具有较高的强度和较低的密度，能够有效减小换能器的质量和体积。
同时，这些材料还具有良好的导热性能和耐磨性，能够提高换能器的散热效果和使用寿命。
在选择阻尼层材料时，需要考虑换能器的工作环境、振动频率和振幅等因素。
不同材料具有不同的耐温性、耐腐蚀性和耐磨性等特性，需要根据具体情况选择合适的材料。
换能器中阻尼层的材料选择对换能器的性能和效果具有重要影响。
橡胶、聚氨酯、硅胶等材料具有良好的阻尼性能和耐久性，适用于不同环境下的换能器。
此外，一些特殊的材料如石墨烯、纳米材料等也具有应用潜力。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的阻尼层材料，以提高换能器的性能和可靠性。
超声波换能器 结构
超声波换能器结构超声波换能器是一种将电能转换为超声波能量的装置。
它由压电材料和金属薄膜构成，具有结构简单、体积小、重量轻、输出能量高等特点。
超声波换能器广泛应用于医学、工业、军事等领域，成为现代科技发展中不可或缺的一部分。
超声波换能器的结构主要包括压电材料和金属薄膜两部分。
压电材料通常采用压电陶瓷或压电晶体，如PZT陶瓷或LiNbO3晶体。
这些材料具有压电效应，即在受到外力作用时能够产生电荷分布的变化，从而实现电能到机械能的转换。
金属薄膜是超声波换能器的另一个重要组成部分，其作用是将压电材料产生的机械振动转化为超声波能量输出。
金属薄膜通常采用铝或铜等导电材料制成，具有良好的导电性和机械性能。
在超声波换能器中，金属薄膜的一端与压电材料相连接，另一端则与外部电路相连。
超声波换能器的工作原理是利用压电效应和金属薄膜的振动特性来实现能量转换。
当外加电压施加到压电材料上时，压电材料会发生机械振动。
这种振动通过金属薄膜传递到工作介质中，产生超声波能量输出。
超声波换能器的输出频率和能量可以通过控制施加在压电材料上的电压来调节。
一般来说，施加在压电材料上的电压越大，压电材料的振动幅度就越大，输出的超声波频率和能量也就越高。
因此，通过调节施加在压电材料上的电压，可以实现对超声波换能器输出的频率和能量的控制。
超声波换能器在医学领域中有着广泛的应用。
例如，它可以用于超声影像技术中的传感器和探头，用于检测人体内部的器官和组织。
此外，超声波换能器还可以用于超声刀、超声清洗器等医疗设备中。
在工业领域中，超声波换能器可以用于测厚仪、超声焊接、超声清洗等领域。
在军事领域中，超声波换能器可以用于声纳系统、超声波通讯等应用。
超声波换能器是一种将电能转换为超声波能量的装置。
其结构简单，但具有重要的应用价值。
通过控制施加在压电材料上的电压，可以实现对超声波输出频率和能量的控制。
超声波换能器在医学、工业、军事等领域都有着广泛的应用，为现代科技的发展做出了重要贡献。
超声波换能器振子常见问题有那些
振子脱胶，我们的换能器是采用 胶结，螺钉紧固双重保证工艺， 在一般情况下不会出现这种情况， 由于螺钉的作用，振子脱胶后不 会从振动面上落下，一般的判断 方法是用手轻摇振子的尾部，仔 细观察振动面的胶水情况做出判 断。
sai77ji81we5 微型超声波清洗机
振子脱胶的处理方法是比较麻烦 的，一般情况只能送回生产厂家 解决。避免振子脱胶最有效的方 法是平时使用中注意不撞击振动 面。
超声波振子受潮，可以用兆欧表 检查与换能器相连接的插头，其 中2脚为超声波换能器的正极，3 脚是换能器的负极而且与换能器 的外壳相连。
检查23脚间的绝缘电阻值就可以 判断基本情况，一般要求绝缘电 阻大于30兆欧以上。如果达不到 这个绝缘电阻值，一般是换能器 受潮，可以把换能器整体（不包 括喷塑外壳）放进烘箱设定80℃ 左右烘干3小时或者使用电吹风去 潮至阻值正常为止。
一般换能器满负荷使用年以后可 能会出现振动面穿孔的情况，这 是由于振动面的不锈钢板长时间 高频振动疲劳所至，振动面穿孔 说明换能器的使用寿命已经到了， 一般只能更换。
一般振子出现脱胶以后超声波电 源输出的功率正常，效果不好，长时间后可能会 烧坏振子。
超声波换能器振子常见问题有那些
超声波清洗机主要由超声波发生 器和超声波换能器组成，超声波 换能器是由锆钛酸铅压电陶瓷材 料制造的夹芯式换能器，压电陶 瓷材料具有在电场作用下发生尺 寸变化的现象，在交变电场的作 用下换能器会产生机械振动.
换能器振子打火，陶瓷材料碎裂， 可以用肉眼和兆欧表结合检查， 一般作为应急处理的措施，可以 把个别损坏的振子断开，不会影 响到别的振子正常,振动面穿孔，
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磁致伸缩式换能器的原理
当有外加磁场作用时， 由于这种磁畴将发生转动， 使其磁化方向尽量与外磁场方向趋于一致， 从而使该材料沿外磁场方向的长度将发生变化，表现为弹性应变（当然，这种变形引起的应
变是很小的，约在 10-5~10-6 之间） 。这种现象即是磁致伸缩效应。相反，具有磁致伸缩 效应的材料在经受外加应力或应变时，其磁化强度也会发生改变，此即为逆磁致伸缩效应。 这样，在对磁致伸缩材料施以交变磁场时，该材料将沿磁力线方向发生磁致形变，从而 可以在与它表面紧密接触的介质中激发出机械振动波-超声波。同样，利用逆磁致伸缩效应 则可达到接收超声波的目的：施加到磁致伸缩材料上的应变（弹性应力-超声波作用力）将 使处在外加磁场中的该材料其磁场的磁通密度发生变化（此即所谓磁弹性效应），从而使位 于该材料表面上的检测线圈中将因磁通密度变化而产生感应电势， 可以用作磁弹性效应的信 号， 达到接收超声波的效果 （注意磁场方向应和应力方向-超声波产生的质点振动方向一致） 。
老化:压电陶瓷在经过极化上电极是暂时加热到高温或较大扰动后，其参数随时间变化 而变化称老化 居里点：压电陶瓷的性能随温度变化，温度超过某一温度时，压电性能会完全消失。 电退极化：在压电陶瓷上加与原来极化电场相反的强电场，将引起退极化， 抗张强度：抗张强度《抗压强度 压电陶瓷是一种重要的功能材料具有优异的压电、 介电和光电等电学性能， 被广泛应用压 电陶瓷换能器的特点是：致密度高、机械强度高、加工容易、适合大批量生产。经过一些容 易实现的加工手段就可制成任何给定的形状和几何尺寸。 它们的化学特性不活泼， 不易受化 学腐蚀，不受湿气和其他恶劣气候条件的影响。此外，这些陶瓷的机械定向和电学定向可与 陶瓷的形状确定取向。这些定向是极化过程中定下来的，该过程使陶瓷出现压电特性。直流 极化场的方向决定了机械和电学定向的方向。 对极化后的压电陶瓷换能器可在各个方向或组 合方向上展现压电分为： [1]线型磁致伸缩：在发生应变时，材料的体积不变，但在长度方向上伸缩变化的程度大， 这是磁致伸缩式换能器主要应用的类型。但是，它只能在居里温度以下的情况发生，若温度 超过居里点后将只能存在体积型磁致伸缩。 [2]体积型磁致伸缩：在发生应变时，材料的体积也会发生变化。
换能器材料及应用
换能器材料大致分为压电材料、磁致伸缩材料、单晶体材料、复合材料。我从这四个方面 大致介绍这四类材料概况。 首先是压电材料，压电材料又可以分为无机压电材料、有机压电材料、复合压电材料。
1 无机压电材料压 压电陶瓷：优点是压电性强、介电常数高，适用于大功率宽滤波器。缺点机 械品质因子较低，稳定性差。 压电晶体：优点是稳定性高，缺点是介电常数低，受切型限制存在尺寸局限。 2 有机压电材料 （PUDF）薄膜，优点是柔韧、低密度、低阻抗、高压电电压常数。 3 复合压电材料 具有高的静水压响应速率，耐冲击不易受损。 压电陶瓷属于钙钛矿结构（CaTiO3 ）。锆钛酸铅简称 PZT，特点：压电性能 优异、居里点高 300-4000 、稳定性能好，机械强度大、化学惰性、制作方便、 可改变化学成分、添加杂质适合各种需求。 ������������������������ (发射型) 低机械损耗和介电损耗，大的交流退化场介电常数，机电耦合系数高，压电 常数适合强电场，大振幅激励，用做发射。 ������������������������ (接收型) 高耦合系数、压电应变常数，优异的时间稳定性。 ������������������������ (大功率发射型) 高抗张强度和稳定性，高机械 Q 值，适合大振幅激励。 压电陶瓷的性能
磁致伸缩式换能器的材料
常用于磁致伸缩式换能器的材料有金属镍、金属钴、铁钴合金、铁镍合金、镍铁氧体、镍锌 铁氧体、镍铜铁氧体等。
磁致伸缩式换能器的应用
磁致伸缩式换能器主要用于低频大功率的场合， 这与其频率受限制和受磁性材料特性参数限 制的因素有关，它特别是在功率超声应用领域中有着广泛应用，其特点主要是机械强度高， 性能稳定，水密要求低（不会水解）。但是，它的涡流和磁滞损耗较大，电声转换效率不如 压电式换能器，而且通常需要有较大的激励电能以用于大功率场合。 需要注意的是，在施以交变磁场时，由于趋肤效应的影响会使透入深度受到限制，因此这种 磁致伸缩效应所波及的范围仅限于材料表面。 在产生超声波时， 超声波的强弱取决于材料表 层交变磁场的强度，此外，传声介质与材料表面接触的紧密程度（声耦合）也极为重要。 压电陶瓷换能器的制造是经过配料、烧结、机械加工、表面金属化、用直流电场进行极化处 理而得到。 压电陶瓷的物理化学和压电特性为适合特殊的应用可以通过设计相应的压电陶瓷 材料配方并辅以一定的工艺技术而实现。 压电陶瓷换能器的特点是：致密度高、机械强度高、加工容易、适合大批量生产。经过一 些容易实现的加工手段就可制成任何给定的形状和几何尺寸。 它们的化学特性不活泼， 不易 受化学腐蚀，不受湿气和其他恶劣气候条件的影响。此外，这些陶瓷的机械定向和电学定向 可与陶瓷的形状确定取向。这些定向是极化过程中定下来的，该过程使陶瓷出现压电特性。 直流极化场的方向决定了机械和电学定向的方向。 对极化后的压电陶瓷换能器可在各个方向 或组合方向上展现压电响应特性。