壓電式換能器是利用某些單晶材料的壓電效應和某些多晶材料的電致伸縮效應來將電能與聲能進行相互轉換的器件。因其電聲效率高、功率容量大以及結構和形狀可以根據不同的套用分別進行設計，在功率超聲領域套用廣泛。
基本介紹
- 中文名：壓電式換能器
- 外文名：Piezoelectric transducer
原理,特點,區分,
原理
壓電效應 某些單晶材料的結構具有非對稱特性，當這些材料受到外加應力作用而產生應變時，其內部晶格結構的變化（形變）會破壞原來巨觀表現為電中性的狀態，產生極化電場（電極化），所產生的電場（電極化強度）與應變的大小成正比。這種現象稱為正壓電效應，它是由居里兄弟於1880年發現的。隨後，在1881年又進一步發現這類單晶材料還具有逆壓電效應，即具有正壓電效應的材料在受到外加電場作用時，會有應力和應變產生，其應變與外電場的大小成正比。 壓電效應是晶體結構的一個特性，它與晶體結構的非對稱性有關，而壓電效應的大小及性質則與施加的應力或電場對晶體結晶軸的相對方向有關。 具有壓電效應的單晶材料種類很多，最常用的如天然石英（sio2）晶體，以及人工單晶材料如硫酸鋰（li2so4）、鈮酸鋰（linbo3）等等。 電致伸縮效應 某些多晶材料中存在有自發形成的分子集團，即所謂“電疇”，它具有一定的極化，並且沿極化方向的長度往往與其他方向的長度不同。當有外加電場作用時，電疇會發生轉動，使其極化方向與外加電場方向趨於一致，從而使該材料沿外加電場方向的長度將發生變化，表現為彈性應變。這種現象稱為電致伸縮效應。 電致伸縮效應也有逆效應，即具有電致伸縮效應的多晶材料在經受外加應力產生應變時，其總的極化強度將會發生變化，即表現為電極化（產生電場）。 因此，電致伸縮效應可以說與電極化現象有關（自極化）。
特點
壓電式換能器的主要特點是電聲轉換效率高，特別是接收靈敏度高，但其機械強度較低（脆性大），因而在大功率套用上受到限制（不過目前的最新技術已能達到數百瓦到上千瓦的聲輻射功率）。此外，某些單晶材料容易溶於水而失效（水解）。
區分
壓電換能器是一般不分正負極的。因為壓電換能器都是交流驅動。但像清洗，焊接換能器，為了方便，一般把跟前後蓋板連線的電極認為是負極。檢測用的換能器，如果是金屬外殼的，一般會把金屬外殼跟壓電換能器其中一級接在一起，當禁止用，這個當負極。
