壓電陶瓷片的原理：當(dāng)壓力或張力施加到陶瓷片上時，在陶瓷片的兩端會產(chǎn)生極性相反的電荷，并通過電路產(chǎn)生電流。這種效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。如果由這種壓電陶瓷制成的換能器被放入水中，那么在聲波的作用下，在換能器的兩端會感應(yīng)出電荷，這是聲波接收器。此外，壓電效應(yīng)是可逆的。 如果交變電場施加到壓電陶瓷片上，陶瓷片會不時變得越來越薄和厚，同時產(chǎn)生振動并發(fā)出聲波。因此，解決了超聲波發(fā)射器的問題。

壓電陶瓷換能器有兩種材料：磁致伸縮金屬和壓電陶瓷。本文的目的是設(shè)計用于大功率機械超聲加工的換能器，因此只討論壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器作為一種能量傳輸網(wǎng)絡(luò)，存在能量轉(zhuǎn)換效率問題。轉(zhuǎn)換效率與換能器材料、振動形式、機械振動系統(tǒng)(包括支撐機構(gòu))的結(jié)構(gòu)以及工作頻率的選擇有關(guān)。因此，在超聲換能器的設(shè)計中，應(yīng)該考慮各種因素，如聲阻抗、頻率響應(yīng)、阻抗匹配、聲學(xué)結(jié)構(gòu)、振動模式和轉(zhuǎn)換材料，以及如何設(shè)計和協(xié)調(diào)這些因素，以使電聲轉(zhuǎn)換達到最佳值。

壓電陶瓷換能器是一種具有壓電特性的電子陶瓷材料，與不含鐵電成分的典型壓電石英晶體的主要區(qū)別在于，構(gòu)成其主要成分的晶相都是鐵電晶粒。 因為陶瓷是具有隨機取向晶粒的多晶聚集體，所以每個鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是迷失方向的。 為了使陶瓷表現(xiàn)出宏觀壓電特性，壓電陶瓷必須在燒制后在強直流電場中極化，端面經(jīng)受多個電極，從而原始無序取向的極化矢量優(yōu)先取向于電場方向，電場消除后，極化處理后的壓電陶瓷將保持一定的宏觀殘余極化強度，從而使陶瓷具有一定的壓力。

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