压电超声换能器

在超声领域，压电超声换能器是应用为广泛的一种声电转换元件、其优点在于以下几个方面.

，在高频范围，压电超声换能器能够产生一个类似于刚性活塞的均匀振动发声器，而其他的换能器，如用于低频振动的电动扬声器等，是很难做到这一点的.

第二，结构简单，易于激励，当经过极化以后的压电陶瓷元件被用于换能器以后，换能器的激励将不再需要极化电源，从而简化了压电换能器的激励电路其他类型的换能器，如磁致伸缩换能器等，由于需要一个直流极化电源，因而使换能器的激励变得复杂.

第三，压电换能器易于成型和加工，因而可用于许多不同的应用场合。鉴于压电超声换能器的广泛应用，在下面的章节中，将对其有关内容进行较为详细的介绍.

压线超声波换能器的简单形式就是一个两面镀有银层的、圆形或方形的压电陶瓷薄片。镀有银层的两面被称为换能器的两个电极。当把一定频率和功率的交流信号加到换能器的两个电极以后，压电陶瓷片的厚度将随着交变电场的变化频率而变化。此时，相对于外部介质而言，这一结构就变成了一个产生活塞振动的简单声源。

在实际应用中，压电超声换能器的结构及形式是多种多样的。然而，大部分的电压超声换能器具有圆盘或板的结构形式。有时。为了改善电压超声换能器的共振特性或脉冲响应，可以在电压陶瓷元件的两面附加质量元件或一些特殊的阻尼材料。

在超声的各种应用中，压电超声换能器基本上采用厚度振动模式、径向振动模式和纵向振动模式。除此以外在一些特殊的应用场合，其他的一些振动模式，如剪切振动模式、弯曲振动模式和扭转振动模式等，也得到了一定的应用。

压电超声换能器的振动模式由陶瓷元件的极化方向和电激励方向决定，同时也与陶瓷材料的几何形状和尺寸有关系。另外，对于同一形状和几何尺寸的压电陶瓷振子，在不同的频段，换能器的振动模式也不同。例如，对于沿厚度方向极化的压电陶瓷薄圆盘，在低频段，振子的振动模式是频率较低的径向振动模式，而在高频段，陶瓷振子的振动模式则为厚度伸缩振动；对于沿长度方向极化的压电陶瓷细长圆棒，在低频段，振子的振动模式为纵向伸缩振动，而在高频段，其中振动模式则是压电陶瓷细长圆柱的径向振动模式在压电陶瓷换能器中，陶瓷振子的常用形状为圆盘或板。除此以外，圆环和球形换能器振子也得到了较为广泛的应用。