压电陶瓷谐振器相对带宽定义

利用材料的压电效应(见石英晶体)制成的器件。大多数压电器件的结构由电极、压电片、支架和外壳组成。其中压电片可以是圆片、长条片、棒、圆柱等形状。压电器件的应用范围很广。当电信号频率接近压电片的固有频率时，压电器件靠逆压电效应产生机械谐振，谐振频率主要决定于压电片的尺寸和形状。基本信息外文名Piezoelectric devices分类7种定义利用材料的压电效应制成的器件简介如果频率温度特性也满足要求，即可用来进行稳频、选频和计时。利用这种谐振来产生声波，就构成超声换能器。利用谐振频率随温度或压力而变化的特点，还可制成精度很高的测温计和测力计。在非谐振状态下，利用它的逆压电效应可制成微位移器，利用它的正压电效应又可制成压电引燃和引爆器件。压电器件的品种繁多，按其用途可分成表1所列的7类。按其使用的材料则可分成压电晶体器件、压电陶瓷器件。压电晶体器件包括石英谐振器、晶体振荡器和晶体滤波器。压电陶瓷器件主要有陶瓷滤波器、陶瓷变压器、压电陀螺等。陶瓷滤波器压电器件以一个或多个压电陶瓷振子（被覆电极的陶瓷片）通过金属支架固定或用引线焊接，再封入外壳即构成陶瓷滤波器。例如将两个陶瓷振子按图1a作L型连接，可组成双振子陶瓷滤波器。调节串联振子1的谐振频率fr1,使之等于并联振子2的反谐振频率fa2,于是滤波器的衰耗特性就如图1b。当信号频率位于fr1(=fa2)附近时，滤波器导通；当信号频率远离fr1时，滤波器阻断。实际上双振子组成的滤波器特性较差，如果将这个结构看作一节，并组成多节滤波器，则可得到满意的滤波特性。压电器件陶瓷滤波器的分类如表2。陶瓷材料的机电耦合系数大，适于作宽带滤波器。其相对带宽约为03%～20%，阻带衰减可达60分贝以上。压电器件陶瓷变压器压电器件根据陶瓷片的压电效应和谐振特性来实现电压变换的器件。陶瓷变压器有多种结构形式，但常用的为横向-纵向变压器(图2)。陶瓷片左半部分上下面被覆电极，并沿厚度方向极化，作为输入端，称驱动部分；右半部分的端面被覆电极，并沿长度方向极化，作为输出端，称发电部分。与一般线绕变压器相比，陶瓷变压器的最大特点是适宜在高电压、小电流下应用，故可作为雷达指示管和电视机显像管的高压电源，以及电子复印机、静电集尘机和红外变像管等的高压电源。压电器件压电陀螺又称压电角速度传感器，是一种新型的导航仪器，多采用振梁结构形压电器件式。它有一根横截面近似方形的金属梁，在梁上粘贴四个压电换能器（图3）。金属梁用恒弹性系数合金材料制成，换能器用高机电耦合系数的陶瓷材料制成。在驱动换能器上输入电信号，借助逆压电效应使金属梁产生以yz平面为中性面的弯曲振动。梁内任意点的速度为vx。若梁同时又以角速度ωz绕z转动，则梁内各点将受到科氏的作用，由此引起以xz为中性面的弯曲振动。这个振动通过正压电效应使读出换能器输出电信号，信号的幅度与角速度ωz成正比，故可用来确定角速度ωz的大小。在梁的另两个面上还粘贴有反馈换能器和阻尼换能器，它们的作用是保持金属的振幅稳定和输出动态特性良好。压电陀螺不存在高速转动部分，因而具有功耗小、寿命长、动态范围宽、体积小和可靠性高等优点。压电器件压电器件压电陶瓷器件还有许多种类，应用于各个领域。利用陶瓷的高机电耦合效应、高介电常数和高Q值等特点而设计的压电陶瓷测量器件，能方便地测量以往用其他方法难以测量的参数。例如，可以测量铁道枕木所受的压力、油断路器内的压力、冲击波管内的压力、煤矿坑道支架所受的压力等，也可以测量像继电器的触点和人的脉搏等微小压力。它既能测量动态力也能测量静态力，而且测量范围和精度都比较高。在陶瓷片上附加质量负载，就可制成加速度计。这种加速度计再附以积分电路就可构成振动计，用它可以测量地壳和建筑物的低频振动。在陶瓷圆管上粘接喇叭型金属块，使其振幅增大，可用来测定金属的磨损和进行疲劳试验以及测量薄膜的粘接强度等。此外，压电陶瓷超声换能器在水声和医疗等领域中的应用也日益增多。发展方向压电器件的发展方向是：①改进压电器件的温度稳定性；②改善蜂鸣器和送受话器的音质，以适应计算机、自动售货机、电子翻译机等设备的人-机对话的需要;③探索模拟生物功能的高分子压电器件。