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压电换能器的结构形式、特点及频率公式其二
来源: | 发布日期:2022-11-14

(4)夹心式压电换能器

①夹心换能器的结构。由于压电陶瓷材料的抗拉强度低(抗压强度高),因此在有的场合不能直接用于发射大功率。为了解决这个问题,法国物理学家郎之万(Langevin)把压电材料夹持在两个金属块之间。通过夹持给压电材料加一定的预应力,使换能器工作时不至于受到大张力(甚至不受到张力),这样可以实现大功率发射。这种换能器称为夹心换能器,也称郎之万型换能器。图4-24是螺杆夹心换能器的结构示意图。它由中央压电陶瓷堆,前后金属盖板,预应力螺杆,电极片以及绝缘管组成。


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中央陶瓷堆由若干压电陶瓷环组成,压电晶片间采用机械串联、电端并联的方法连接, 如图4-25所示。相邻两片的极化方向相反,以保证压电陶瓷堆能协调一致地振动。晶片的数目一般成偶数,以便使前后盖板与同一极性的电极相连;否则,前后盖板与晶片之间要垫以绝缘垫。极化后的晶片要老化1〜2个月才可使用。使用时,晶片表面要研磨,两面平行度要好,并加流动性好、易浸润的填充剂,以保持振动时机械耦合好。


晶片之间以及晶片与金属盖板间,通常用铍青铜片作为电极,其厚度为0.3〜0.5mm。 螺杆与晶片之间,要用绝缘套管,以免高压打火。


前后盖板一般采用钢、铝镁合金或硬铝,以及钛合金等金属材料。其要求是材料疲劳强度高,机械损耗低。而钛合金最为理想,但太昂贵。钢的损耗大,在大功率级下面,应避免使用。所以最常用的是硬铝。加工时,结合表面要研磨,以保证良好的机械耦合。


螺杆需用高强度的螺栓钢制成,要求抗张强度在80kg/mm2 (1kg/mm2=9. 8MPa)以上。螺纹采用圆弧式。


夹心式压电换能器的另一种形式为胀力壳夹紧结构,是用一个带有螺纹的金属筒连接金属块,把压电套磁片夹紧,如图4-26所示。这种夹紧结构可用于制作大功率压电换能器。


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