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利用常規(guī)雙壓電晶片元件振動器的彎曲振動,在頻率高于75kHz的情況下,是不可能達到此目的的。所以,在高頻率探測中,必須使用垂直厚度振動模式的壓電陶瓷。在這種情況下,壓電陶瓷的聲阻抗與空氣的匹配就變得十分重要。壓電陶瓷的聲阻抗為2.6×107kg/m2s,而空氣的聲阻抗為4.3×102kg/m2s。5個冪的差異會導致在壓電陶瓷振動輻射表面上的大量損失。一種特殊材料粘附在壓電陶瓷上,作為聲匹配層,可實現(xiàn)與空氣的聲阻抗相匹配。這種結(jié)構(gòu)可以使超聲波傳感器在高達數(shù)百kHz頻率的情況下,仍然能夠正常工作。

換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件,其性能描述和評價需要許多參數(shù). 換能器的特性參數(shù)包括共振頻率、頻帶寬度、機電耦合系數(shù)、電聲效率、機械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、指向性、發(fā)射及接收靈敏度等等. 不同用途的換能器對性能參數(shù)的要求不同,例如,對于發(fā)射型換能器,要求換能器有大的輸出功率和高的能量轉(zhuǎn)換效率;而對于接收型換能器,壓電陶瓷條批發(fā),則要求寬的頻帶和高的靈敏度及分辨率等. 因此,在換能器的具體設(shè)計過程中,必須根據(jù)具體的應用,對換能器的有關(guān)參數(shù)進行合理的設(shè)計.

壓電傳感器只能應用于動態(tài)測量:

由于外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無泄漏的情況下才能保存,即需要測量回路具有大的輸入阻抗,這實際上是不可能的,因此壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量。

壓電元件在交變力的作用下,電荷可以不斷補充,可以供給測量回路以一定的電流,故只適用于動態(tài)測量(一般必須高于100Hz,但在50kHz以上時,靈敏度下降)。

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