压电陶瓷蜂鸣器片如何焊电极

Al2O3陶瓷：氧化铝含量高，结构比较致密，具有特殊的性能，故称为特种陶瓷。Al2O3.陶瓷材料是以氧离子构成的密排六方结构，而铝离子填充于三分之二的八面体间隙中，这是与天然刚玉相同稳定的α- Al2O3结构，因此陶瓷具有高熔点、高硬度，具有优良的耐磨性能。陶瓷贴片硬度≥HRA85，仅次于金刚石的硬度，而且表面光滑摩擦系数小，耐磨性能十分理想，尤其是在高温氧化性介质或腐蚀介质中，陶瓷贴片的材料较之其它金属材料性能优越得多。

耐磨弯头陶瓷片

氧化铝陶瓷片

耐磨陶瓷片

您好我是上海科迎法-曾祥栋，很荣幸回答您的问题，一下是我的个人见解

BST超高纯陶瓷电极（高温锅炉专用）

BST系列氧化铝电接点采用高纯度氧化铝陶瓷管作为绝缘材料，高温耐腐蚀合金钢作为电极探头，高温焊接而成的一种信号转换部件，主要用于各类高温高压容器内测量液位高低的物电信号转换，如锅炉气包，高低压加热器，凝汽器，除氧器等容器内的水位高低的信号转换成电的位式信号。

BET电接点，不锈钢电接点水位电极丝氧化铝电接点，上海科迎法可以对于不同电极可以定制加工

技术指标：材料采用超高纯陶瓷电极，紫铜，高可靠合金，

工作温度≤450℃，耐压≤30MPa

绝缘性能＞400MΩ

绝缘电阻：≥10MΩ（500V DC 兆欧表20℃室温时测量）

使用寿命≥8000小时（6.5＜PH＞8）

最大工况：Tn≤400℃Pn≤16MPa。

安装举例：安装方式螺纹拧装（螺纹规格见产品命名），规格M16X1.5X115，安装方式:M16X1.5螺纹式。与测量筒配套使用，测量锅炉水位。安装时在密封平面处垫上紫铜垫片，缓缓压紧到不渗水为止。

导语：众所周知，压电陶瓷属于一种具备压电性、介电性、弹性等优良特性的电子陶瓷材料。压电陶瓷在机械效应下，会发生一些压电效应，这种反应十分具有灵敏性，充分利用之便可广泛应用于医学领域和声学领域。其实据小编了解，压电陶瓷除了作用于这些高科技领域之外，与我们日常生活也是密不可分的。那么，压电陶瓷的原理究竟是什么，让我们一起来看看吧。

　　压电性质的宏观解释

我们知道构成陶瓷分子的晶相是晶粒，这种晶粒是具有铁电性的，因为陶瓷内部的晶粒的取向具有随机性，所以内部的各个铁电性晶粒的自发极化矢量也是没有规律可循的，也就是呈混乱取向。因而为了使陶瓷表现出我们想要得到的压电特性，可以对其进行强直流电场下的极化处理。经过处理之后，混乱的取向自然而然会变成最优化的取向。在电场撤离之后，陶瓷不会完全恢复原状态，而是会剩余一部分极化强度，因此具备了压电性。

压电陶瓷的原理

    正压电效应物理机制

上述的极化处理显然是使陶瓷具备压电性至关重要的一步，这一步的物理机制可以用电荷来解释。极化后的陶瓷片会有束缚电荷出现在两端，外界的自由电荷会被吸附到电极表面上，这是一个充电的过程。这时，当有外力压向陶瓷片时，两端就会向外界放电反之，当有外力反向作用时，两端将会进行充电。这个过程实现了机械效应向电效应的转换，因而该现象又叫做正压电效应。

逆压电效应物理机制

除上面提到的极化方法之外，压电陶瓷也具备了自发极化的功能。这种极化会在外电场下发生变化，进而使得压电陶瓷变形。与自发极化方向相同的外电场叫正向电场，它会增强压电陶瓷的极化强度，使片体沿着极化方向伸长，反之如果加上了反向电场，相对应极化强度会减弱陶瓷将会沿着极化方向进行缩短。这个过程刚刚好是上述过程的逆过程，它实现了电效应向机械效应的转换，故此现象是逆压电效应。

压电陶瓷的出现，使得一些传统材料望其项背，达不到其优秀的物理特性和广泛的应用前景。压电陶瓷虽是一种新型材料，却因其简单的原理使其合成方便，具有亲民性。相信未来的压电陶瓷能克服种种障碍，为人类的生活提供更好的服务。

压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。压电陶瓷片由于结构简单造价低廉，被广泛的应用于电子电器方面如：玩具，发音电子表、电子仪器、电子钟表、定时器等方面。

晶振全称为晶体振荡器，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率， 是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。（YXC扬兴晶振）

比较方便的方法是利用准静态d33测试仪测试，你需要知道正极朝上时测出来的值是正还是负，然后根据测试结果判断（个人经验：测的数值为正，就是正极朝上。不保证适合所有型号的准静态d33测试仪测试）

还有一个简陋的办法是利用万用表的电压档，0到3伏直流电压档即可，能显示正负值的。将红黑表笔与压电陶瓷片两个电极连接好，然后用力压陶瓷片一下（在两个电极方向加压），看万用表出来的数值是正还是负（一般是显示一个变化值，正负也会改变，要看最开始的值是正还是负）如果最开始是正值，则红表笔所连电极是正极。这种方法容易出错，建议多测几次。

其次是看陶瓷片上的标示，标有+ 的就是正极了，或者标有- 的就是负极

电子玩具小黄狗、小花猫的有趣叫声，是由安装在这些小动物肚子里的一只叫蜂鸣器的元件发出的。这蜂鸣器就是用压电陶瓷做的。

压电现象是1880年居里弟兄俩发现的。他们在天然的水晶片上放上重物施加拉力后，它的两个表面会出现不同的电荷，产生电势差；相反，当电荷作用到晶片上时，晶片就会发生伸缩形变。如果加的是交变电压，那就会引起机械振动。

为什么晶体会具有压电特性呢？原来晶体的分子结构是很规整的，就像小朋友手拉手排列起来一样，正负电荷作用力相等，晶体表面不带电。当晶体在某一方向受力时，排列的队形就受到冲击，一个方向压扁，另一方向拉长，就像有的小朋友一只手被拉过去，而另一只手就脱出了一样，这就使晶体两端表面带电，产生压电现象。

除了水晶能做压电材料以外，科学家还研究出压电石英、压电陶瓷，以及最新的压电塑料。以用压电陶瓷做蜂鸣器为例，先把陶瓷素坯轧成像纸一样的薄片，烧结后，在它的两面做上电极，通上强的直流电，使陶瓷片的无数微小晶粒在电场的“指挥”下整齐地排列起来，陶瓷就具有压电性了。然后再把它与金属片粘合在一起，便成了一个蜂鸣器。当蜂鸣器的电极通电时，因压电陶瓷的压电效应产生振动，而发出人耳可以听到的声音。至于小狗叫、小猫“喵”，就是设计不同的电子线路，改变振动的次数，而发出各种不同的声音。

压电陶瓷变电为声的本领变化多端。电子手表里装上一薄片蜂鸣器，就能发出“嘟嘟”的报时声；电子计算器里装上它，可按预定要求提醒你。把它用作地震监测器，只要接收到大小仅几克力的作用，就会产生电信号，并能指出地震的方向。压电陶瓷还广泛应用于超声加工、探伤、军用声纳、鱼群探测、煤气点火、导弹引爆以及扬声器、防盗报警等。

压电特性的物理机制。经过极化了的压电陶瓷片的两端会出现束缚电荷, 所以在电极表面上吸附了一层来自外界的自由电荷。

当给陶瓷片施加一外界压力F时，片的两端会出现放电现象。相反加以拉力会出现充电现象。这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应。

另外, 压电陶瓷具有自发极化的性质, 而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。因此当给具有压电性的电介质加上外电场时会发生如图所示的变化, 压电陶瓷会有变形。然而, 压电陶瓷之所以会有变形, 是因为当加上与自发极化相同的外电场时, 相当于增强了极化强度。

极化强度的增大使压电陶瓷片沿极化方向伸长。相反, 如果加反向电场,则陶瓷片沿极化方向缩短。这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应。

一般情况下采用环氧树脂将金属片和压电片贴合，其他胶水基本上不可用。用丝印或点胶的方式涂布胶水。胶水需要完全固化，固化过程中需要压紧，否则可能造成贴合后的蜂鸣片阻抗高甚至完全没有性能。粘贴强度的检验有两个通用的标准：一是用一根直径与压电陶瓷片直径相同的圆棒，将金属基片一面紧贴圆棒表面弯曲，陶瓷片允许开裂，但不能脱落；还有一个就是在陶瓷片上焊接导线，平行于直径方向和垂直于直径方向各一条，然后将蜂鸣片固定，用拉力计测试，垂直方向的拉力大于2.5N，水平方向的拉力大于20N。

压电陶瓷的介电性是反映陶瓷材料对外电场的响应程度，通常用介电常数ε0来表示。在外电场不太大时, 电介质对电场的响应可用线性关系： 表示,P为极化强度, ε0为真空介电常数,为电极化率,E为外加电场。不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。例如, 压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大, 而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。

压电陶瓷的弹性系数是反映陶瓷的形变与作用力之间关系的参数。压电陶瓷材料同其它弹性体一样,遵循胡克定律: Xmn=cmnpqxmnpq, 式中cmnpq叫做弹性体的弹性硬度常数, X 为应力,x为应变。对于压电体,由于存在压电性,弹性系数的数值与电学边界条件有关。 压电陶瓷最大的特性是具有压电性, 包括正压电性和逆压电性。正压电性是指某些电介质在机械外力作用下,介质内部正负电荷中心发生相对位移而引起极化, 从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在外力不太大的情况下, 其电荷密度与外力成正比, 遵循公式：

其中,δ为面电荷密度, d为压电应变常数,T为伸缩应力。反之,当给具有压电性的电介质加上外电场时,电介质内部正负电荷中心发生相对位移而被极化, 由此位移导致电介质发生形变,这种效应称之为逆压电性。当电场不是很强时形变与外电场呈线性关系, 遵循公式：

dt为逆压电应变常数, 即d的转置矩阵, E为外加电场, x为应变。压电效应的强弱反映了晶体的弹性性能与介电性能之间的耦合程度,用机电耦合系数K表示, 遵循公式:

其中u12为压电能, u1为弹性能, u2为介电能。 经过极化了的压电陶瓷片的两端会出现束缚电荷, 所以在电极表面上吸附了一层来自外界的自由电荷。当给陶瓷片施加一外界压力F时，片的两端会出现放电现象。相反加以拉力会出现充电现象。这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应。

另外, 压电陶瓷具有自发极化的性质, 而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。因此当给具有压电性的电介质加上外电场时会发生如图所示的变化, 压电陶瓷会有变形。然而, 压电陶瓷之所以会有变形, 是因为当加上与自发极化相同的外电场时, 相当于增强了极化强度。极化强度的增大使压电陶瓷片沿极化方向伸长。相反, 如果加反向电场,则陶瓷片沿极化方向缩短。这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应。 压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。

压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，别小看这微小的变化，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。

谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性，使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。