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1、第八讲压电式换能器(下)过元恺六压电换能器的应用,(一)压电陶瓷电声器件喇黑,一个优质的压电陶瓷送话器必须首先选择高的机电藕合系数、低机械品质因数,适当高的介电常数,的材料同时选用适当的振动模式及合理的制作工。乙,目前使用的压电九一般采用两个圆形或椭圆形以压电式话筒,的陶瓷片中间粘以金属片组成弯曲振动模式其结构,有单片及双片之分如图5一4双片法有极性相反的串,,联接法其阻抗较高;有极性相同的并联接法其阻抗,,较低驱动系统的谐振频率与金属片的半径平方成反,。比与总厚度成正比,图5一14(d)为一典型的压电式送话器采用并联,、。接法双陶瓷片振膜与中间
2、金属片胶合`幻庄电式扮青昆,一另一种为压电式拾音器如图514(e)亦用双陶瓷片,,纸盆工V类振动模式广泛用于电唱机还可以用压电,,陶瓷做成扬声器如图5一4(f)亦用同样的振动模。式嗽压电片(力,双陶荀片饥片图一一514声电换能器(二)压电式水声换能器,、用于水下探测通信的换能器如声纳系统水听器、鱼群探测器以及测水深水压、水流速度等,广泛应。用压电陶瓷换能器压匆片由于声波在水中传播的损耗大致与频率的平方成,,正比所以为了在远距离就探到敌舰艇宜用较低频。,率磁伸缩换能器的频率比较低但效率及指向性均么铜片,.不如压电式优越另外为了要精确的指挥鱼雷击中目
3、、o,电片,,牡标必须有好的指向性增高频率可以大大提高指向一38一(518),,性因此还要用高频的水声换能器那就更需要用压电陶瓷弹性常数的温度系数可以由金属弹性常数的温度,。凡系数所补偿因此温度稳定性较好适宜做这一类换能器的有两种振动模式。一种是,,第工类振动模式其本身振动频率比较低为了提高功,,一,,率可以用多组振子并联如图515(的为全波长振子。可以两面发射也可单面发射图5吸5(d)为1/2波长,。,的振子单面发射图5任5(。)为1/4波长振子单面、压电片口:了芳`解溉卜,叫,J_。,发射一般习2换能器发射的功率密度约比几阵高四州卜,,,倍接
4、收灵敏度在谐振时约高四倍在低频时差不多总之这种振子的效率(因为用K31)比第1类厚度振。乙)动模式为低和)(图5一16夹心型振子工作频率为几十千赫至几百千赫范,,,,围但儡较大带宽较窄为了增加带宽通常将声辐、,射端的金属圆柱用轻金属(铝镁)并钻上许多不打穿,。一的小圆孔这样可使带宽增加一倍图516(b)为一用,。于鱼群探测器的水声换能器亦用夹心型振子为了增,,大这种振子的输出功率可增大辐射面积采用喇叭型,。,振子如图孚17其头部用轻金属制成喇叭型尾部用月,重金属(铁或铜)中部为陶瓷圆环(与薄圆片1类相,。,阵洲同)用厚度振动模式可用几片并联以增大
5、功率环,,中螺钉作固定用并施加一定的预应力可进一步增大。,发射功率为了减小V工类径向振动设计时使厚度振。动频率尽量远离径向振动频率这种振子亦可用1,5一1。.5火21.5类组成阵列如图7(b)用方形片子21,,,(毫米)切去四角置于充满硅油的金属壳内采用并,。联接法功率发射可达数千瓦、\、\、冲、不」舀二冬、全尽、翻刀展一认建、.今参尸,r二”农、认、`一J、入\\\瓜蓖神(乙)图5一17,以上这些振子都有方向性圆筒型振子是没有方,向性的它广泛用于二维收发换能如图5一8盆圆筒型振子的径向谐振频率与其平均半径成反排二。;民仄宝属盖
6、徒,,聋令比但必须选择适当的轴向高度使其远离轴向振动的。,,.频率改变圆筒壁厚与半径之比可以调节叼值例图5一15,。如将壁减薄后可得到带宽很宽的二维换能器圆筒,,用n类振动模式做成声纳系统的换能器有较高型振子的极化方向及电场方向可以选用同轴径向极,,,,。,,的频率但为了降低频率起见常做成夹心型振子化也可选用切向极化前面已讲到用切向极化灵一a。,如图516()压电片两边胶粘两个金属圆柱整个~35%,,敏度约高30且其电容也较小有利于阻抗匹,,振子的厚度等于基彼的半波长如果选择厚度适当。一,配图618为一圆筒型水声换能器其垂直方向的开(519)一3
7、9一,,因此还要用高频的水声换能器那就更需要用压电陶瓷弹性常数的温度系数可以由金属弹性常数的温度,。系数所补偿因此温度稳定性较好凡。适宜做这一类换能器的有两种振动模式一种是,,第工类振动模式其本身振动频率比较低为了提高功,,,,率可以用多组振子并联如图5一15(的为全波长振子。可以两面发射也可单面发射图5吸5(d)为1/2波长,。,的振子图5任5。14波长振子、压电片单面发射()为/单面口:了芳溉卜,`解叫,J_。,2换能器发射的功率密度几州发射一般习约比阵高四卜,,,倍接收灵敏度在谐振时约高四倍在低频时差不多总之这种振子的效率(因为用K31)比
8、第1类厚度振。乙)动模式为低和)(图5一16夹心型振子工作频率为几十千赫至几百千赫范,,,,围但儡较大带宽较窄为了增加带宽通常将声辐、,
