想用压电陶瓷产生超声波,但是把压电陶瓷片直接接在信号发生器上却发不出超声波,是不是还需要驱动电路?
是的,需要加个功率放大器呢,不然信号发生器输出的电压驱动不起来,信号发生器在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源,但是一般的函数信号发生器无论是进口的还是国产的,最大电压输出都是10Vpp-20Vpp,电流输出很小,用户在做很多测试是电压以及功率都不够,功率放大器就需要作为驱动放大部分来配合信号源来工作。
功率放大器从设备的兼容性、操作互通性的考虑,具有完整的输出保护电路(输出过流、过压保护),可配套任意品牌和型号的信号发生器,进行连接从而快速的搭建实验测试平台,可灵活控制输出电压和功率,最大输出18A的大电流,1600Vpp的电压,频率范围DC-24MHz。
功率放大器应用:电子类教学实验、超声波探伤、EMC信号加注、压电元件的驱动、磁性材料的磁化特性(B-H曲线)测量等。
这是一个分离元件的超声雾化器原理图。包括三个主要部分:电源(AC-DC)部分、水位检测与保护部分、超声振荡与换能部分。
如果采用12V或者24V直流电源供电,第一个部分可以不用看。
水位检测与保护部分的工作原理:
水位高于探针A和B时,AB之间呈现一定的电阻,BG3导通,BG2也导通,BG2射极输出4V左右的电压,经R3和L3送到BG1基极,为BG1提供并偏置,BG1及外围元件构成的振荡电路工作。若水位低于探针A和B时,AB之间呈现很高的电阻,BG3截止,BG2也截止,BG1因无偏置而停振。从而防止换能器因缺水而损坏。如果不需要保护电路,只需要将R3接Vcc,并合理选择其阻值。
振荡与换能部分工作原理:
电路中的振荡器是一种由高频压电陶瓷片TD(超声换能器)组成的工作振荡器,其振荡频率为1.65MHz(决定于选定的TD)。晶体三极管BG1和电容器C1、C2等构成电容三点式振荡器电路。
C1和电感L1等效并联的谐振频率比工作频率低,其作用是决定工作振荡器的振荡幅度;C2 和电感L2等效串联的谐振频率比工作频率高,其作用是决定工作振荡器的反馈量,以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。压电陶瓷片TD具有很大的等效电感,它除决定电路的工作频率外,同时又是雾化器的工作负载。
若更换压电陶瓷片TD,无需调整电路其他参数,其振荡器频率也能自动跟踪新的压电陶瓷片的频率而工作。
压电蜂鸣片声音元件的声源主要来自压电振动板。压电振动板由一块两面印刷有电极的压电陶瓷板和一块金属板(黄铜或不锈钢等)组成。 使用粘合剂,将压电振动板和金属片粘接在一起,这就是我们俗称的蜂鸣片。
图2所示为压电振动板的振荡体系。 当在压电振动板的两个电极间施加直流电压时,由于压电效应,导致机械变形。对于形状扭曲的压电元件,其变形以辐射方向伸展。
压电振动板则沿图2(a)所示方向弯曲,而粘结于压电振动板的金属片不会伸展。相反,当压电元件收缩时,压电振动板则会沿图2(b)所示方向弯曲。因此,当交流电压穿过电极时,如图2(c)所示,图2(a)和图2(b)所示之弯曲就会交替重复发生,从而在空气中产生声波。
蜂鸣片一般而言,人的声频范围大约在20Hz到20kHz之间。人们最易听到的声频为2kHz到4kHz。因此,绝大部分压电声音元件应用在此声频范围内。
蜂鸣片一般而言,人的声频范围大约在20Hz到20kHz之间。人们最易听到的声频为2kHz到4kHz。因此,绝大部分压电声音元件应用在此声频范围内。同时,蜂鸣片谐振频率(f0)一般也选定在相同的范围内。如图3所示,谐振频率取决于支承压电振动板所采用的方法。如果压电振动板的形状相同,其数值将按照(a)、(b)和(c)的顺序变小。
通常情况下,压电振动板被安装在共鸣腔室内,以产生高声压(如图4)。利用公式(1)(赫尔姆霍茨公式),可以计算出图4中共鸣腔室的谐振频率(fcav)。由于压电振动板和共鸣腔室具有适当的谐振频率,分别为(f0)和(fcav),因此,可以通过控制两者的位置来增大特定频率下的声压和获得特定的带宽。
压电式蜂鸣器的结构图
压电蜂鸣片是将高压极压化后的压电陶瓷片黏贴于振动金属片上。当加入交流电压后,会因为压电效应而产生机械变形延长及收缩,利用此特性使金属片振动而发出声音。
压电陶瓷发声时通交流。
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外, 还具有介电性、弹性等, 已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作,具有敏感的特性。
扩展资料:
压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料,与典型的不包含铁电成分的压电石英晶体的主要区别是: 构成其主要成分的晶相都是具有铁电性的晶粒,由于陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚集体,因此其中各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的。
为了使陶瓷能表现出宏观的压电特性,就必须在压电陶瓷烧成并于端面被复电极之后,将其置于强直流电场下进行极化处理,以使原来混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向,经过极化处理后的压电陶瓷,在电场取消之后,会保留一定的宏观剩余极化强度,从而使陶瓷具有了一定的压电性质。