压电陶瓷振子的谐振特征

利用压电陶瓷的压电效应，可以设计制成各种用途的压电器件，其中主要的机理就是

利用压电陶瓷片的谐振特性。由于压电陶瓷片是一个弹性体，因此存在谐振频率。当外界作用的频率(例如强迫力的频率)等于谐振频率时，压电陶瓷片就产生机械谐振，谐振时振子的振幅更大，弹性能量也更大.另一方面，由于压电陶瓷片具有压电效应，因此可以采用输入电信号的方法，通过逆压电效应，使压电陶瓷片产生机械谐振，而陶瓷片的机械谐振，又可以通过正压电效应而输出电信号具

将一个经过极化处理过的压电陶瓷圆片按照图2.10(a)所示的线路连接.当信号发生器的频率从低频慢慢地向高频方向变化时，我们可以发现，通过压电陶瓷振子的电流随着输人信号的频率变化而变化，其变化规律的示意图如图2.10(b)所示。从图中可以看出，当信号频率为某一值时，通过压电陶瓷振子的传输电流出现更大值，而当信号频率变到另一个频率时，传输电流出现小值.图2.10（b）所示的曲线，就是通过压电陶瓷振子的电流随着频率的变化而变化的关健曲线.对于由压电陶瓷制成的其他类型的压电陶瓷振子，其情况也完全类似。

流经压电陶瓷振子的电流随频率而变化的事实，表明压电陶瓷振子的等效阻抗随频率而变化，如图2.11所示，图中z代表压电振子等效阻抗的值。当信号频率等于时，通过压电陶瓷振子的电流更大，及其等效阻抗小，导纳更大；当信号频率等于时，通过压电振子的电流小，即其等效阻抗更大，导纳小。因此我们通常把称为更大导纳频率（即更大传输频率）或小阻抗频率；而把称为小导纳频率（即小传输频率）或更大阻抗频率。

如果我们继续提高信号源的信号频率，还可以有规律得出现一系列的电流次更大值和次小值，这些频率分别对应压电陶瓷振子的其他振动模式谐振频率以及压电陶瓷振子的高次振动模式谐振频率。通常用得多的是压电陶瓷振子的基波振动频率。

根据谐振理论，压电陶瓷振子在小阻抗频率附近，存在一个使信号电压与电流同相位的频率，这个频率就是压电陶瓷振子的谐振频率；同样，在更大阻抗频率附近，存在另一个使信号电压与电流同相位的频率，这个频率称为阻抗频率附近，存在另一个使信号电压与电流同相位的频率，这个频率称为压电陶瓷振子的反谐振频率。只有当压电陶瓷振子的机械损耗等于零时，振子的小阻抗频率等于其谐振频率，而更大阻抗频率等于其反谐振频率，同样对于振子的其他振动模式以高次振动模式，也存在同样的规律。