压电陶瓷的压电效应和质量检测
压电陶瓷片是一种能够逆向换能的电声器件,它既可用作发声器(“电一声”转换),又能用作声音检拾器(“声一电”转换),还可作为力敏传感器等,其特点是结构简单、超薄型(一般厚度小于1mm)、功耗低、灵敏度高、可逆向转换信号、耐高压即使两端施加100V电压也安然无恙、不易损坏、价格便宜、使用方便。
压电陶瓷片是用一种叫做锆(gao)钛酸铅或铌(ni)镁酸铅的特殊人工合成陶瓷材料制造的。常见的压电陶瓷片大多做成很薄的圆片,它的一面烧结在具有良好弹性的圆形薄黄铜(或不锈钢)基片上,另一面镀上一层薄银。金属基片和镀银层即为压电陶瓷片的两个电极。压电陶瓷片的基本特性是具有“压电效应”,即:压电陶瓷片在受到来自垂直方向的外来压力时,随着片子的弯曲变形(几何形状发生改变),在其两电极面会产生电压,并且电压大小与压力变化成正比。利用这个特性,可以将压电陶瓷片作为压力变化(或振动波)传感器,通过电子电路对某处受力情况的瞬时改变进行监控等,这在实践中是很有用的。相反,如果在压电陶瓷片的两个电极面加上直流电压时,片子就会产生相应的机械变形(即“逆压电效应”)。改变所加电压的极性和大小,片子形变的方向和强度也随之改变。
可想而知,如果加在压电陶瓷片上的是交变或脉冲电压,片子就会随之产生振动。当外加电压频率与陶瓷片固有的谐振频率相同时,所产生的振动最为强烈。常见的压电陶瓷片谐振频率为2.2 - 20kHz,在电路中常将它们作为“电一声”换能元件,用于对发音质量要求不是很高的电路中,人们喜爱的音乐贺卡就是用压电陶瓷片发声的。某些谐振频率较高的压电陶瓷片,还可用作超声波换能器等。
压电陶瓷片结构简单,换能效率高,占用空间小,安装使用都很方便。,由于构成压电陶瓷片的陶瓷材料直流电阻非常大,可视为绝缘体,这样陶瓷片两面的银层和金属片无形中便构成了电容器的两个极板,并且面积越大,电容量也越大。所以,压电陶瓷片呈电容特性,其电容量为4000pF ~ 0.05pF。常用压电陶瓷片的外形几乎全部是圆薄片形状,其金属基片材料主要有弹性良好的黄铜片和不锈钢片两种,金属基片直径有Φ12mm、Φ16mm、Φ20mm、Φ27mm、Φ30mm、Φ35mm、Φ41mm、Φ50mm、Φ56mm……多种。大多数压电陶瓷片只有两个电极(即镀银面和金属基片),但某些压电陶瓷片的镀银面被分割成一大一小两部分,形成主电极和副电极(也称反馈极),加上金属基片电极,就成为三电极压电陶瓷片(也称“三端压电陶瓷片”)。这种特殊的三电极压电陶瓷片,是专门配合具有反馈接线的振荡器电路设计生产的,在成品压电陶瓷蜂鸣器中得到广泛应用。
普通指针式万用表鉴别蜂鸣器压电陶瓷片的质量。压电陶瓷片的好坏可用万用表进行检查,具体方法如下。1、连接表笔。从压电陶瓷片的两极引出两根引线,并将其平放大桌子上,将两根引线与万用表两根表笔分别连接好(万用表置于最小电流挡)。用铅笔的橡皮头轻轻压在陶瓷片上,此时万用表指针若有明显摆动,则说明压电陶瓷片是好的。对动圈式扬声器的测量,主要是检测其正、负极性及线圈阻抗。2、将万用表置于0.5 mA挡,两表笔分别接在待测扬声器的两只焊片上,用手指轻按扬声器的纸盆,使纸盆连接的线圈在磁钢中作切割磁力线运动,这时会有感生电流产生,可从万用表上观察到指针偏转的方向。若指针按顺时针方向偏转,则黑表棒所接的一端为正极,反之则为负极。

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