压电陶瓷片是否需要直接接入电路，也就是 是否有电流经过压电陶瓷

压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载，必须提供供容性负载快速放电的回路
，外电路还有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理（对外加电压而言，每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器），可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式：一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源，其体积小、效率高，但电源输出纹波较大，频响范围也较窄；另一种是直流放大电源，频响范围宽。
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近年来国内对静态压电陶瓷驱动电源的研制取得了一定的进展，但大部分压电陶瓷驱动电源都是由分立性器件组成，结构较复杂，而且容易产生自激振荡，对电源的稳定性会产生影响。而采用高压运放的驱动电源，分辨率能达到mV级，输出纹波较小，不仅提高了电路集成度，而且可靠性也得到加强，因此可用于驱动压电陶瓷致动器。
压电陶瓷致动器驱动电源
1、压电陶瓷致动器对驱动电源的要求
压电陶瓷致动器的驱动电源应具有如下特点：
（1）压电陶瓷致动器的位移输出对外加驱动控制电压的响应速度，主要取决于驱动电源驱动电流的大小，因此驱动电源应具有较大的驱动电流，一般不应小于150mA；
（2）驱动电源的输出控制电压连续可调，对国产压电陶瓷致动器PTBS200系列而言，要求驱动电源输出电压为直流0～200V，连续可调；
（3）为适应高频响应的要求，驱动电源中应具有供容性负载快速放电的回路；
（4）由于压电陶瓷致动器主要应用于微纳米技术领域，所以驱动电源应具有良好的稳定性，其输出纹波电压应控制在很小的范围内；
（5）为实现位移的自动控制，驱动电源最好采用计算机控制。
压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载，并有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理（对外加电压而言，每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器），可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式：一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源，其体积小、效率高，但电源输出纹波较大，频响范围也较窄；另一种是直流放大电源，频响范围宽，从发展趋势来看，其应用前景广阔。
2、驱动电源的设计
根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求，本设计中的电源采用直流放大式电路。整个电源电路主要由计算机与数据采集卡、运算放大电路和高压电路等几部分组成。高压电路提供220V的直流电压，计算机通过LabView85控制数据采集卡产生一定的输出波形，得到0～5V的连续可调控制电压；放大电路实现电压的线性放大和功率放大，输出0～200V连续可调的直流电压，并决定着电源输出电压的分辨率和稳定性，是整个电源的关键。
① 高压电路
由于直流电压的稳定性直接影响驱动电源的稳定性，采用220V输出电压的高压电路，主要部分是将市电交流220V变为+220V直流电压的全桥整流供电电路。
② 波形发生电路
良好的输入波形是电源的关键之一，关系到压电陶瓷的伸缩变化。输入波形信号的频率、幅值可变，信号波形好，畸变小，不仅可以消除压电陶瓷本身的迟滞特性和蠕变特性，也能获得更广泛的应用。由于电压精度要求比较高，使用NI公司的具有16位模拟输入输出的多功能数据采集卡6221将数字量转换成模拟量，输出电压为0～5V，电压分辨率达到5/216，约等于0076mV。采用LabView 85编程可以实现任意波形及缓变直流等输出，灵活性强，能满足各种需要。
③高压放大电路
采用美国APEX公司生产的高压运算放大器PA96和高精度运算放大器OP07串联组成串联负反馈放大电路。PA96是一种高压，大带宽的MOSFET运算放大器，输出电流达到15A，输出电压接近300V，安全操作区（SOA）没有二次击穿的限制，通过选择合适的限流电阻，可观察到任何负载下的安全操作曲线。PA96的最大失调电压为5mV，对要求分辨率为10mV以下的压电陶瓷驱动电源，其输入特性不能满足要求。在该电源的线性放大部分采用了PA96和OP07串联的复合放大器，从而使输入失调电压由前置放大器OP07控制。由于复合放大器的输入电压为0～5V，输出电压要求为0～200V，因此复合放大器的放大倍数要求为40。但增益过大会影响运放稳定性，因此选定PA96的闭环放大倍数为31，PA96和OP07串联后共同提供的放大倍数为40。根据放大倍数的分配要求可得：
R1=3kΩ，R2=117Ω，R3=180Ω，R4=6kΩ
由于构成负反馈电路，输出电阻非常小（mΩ级），因此具有很强的带负载能力。R5为限流电阻，其值由公式IL=068V/R5=125mA可得，这里为54Ω。
3、相位补偿与输出保护
自激现象是影响电源稳定性的一个主要因素。当集成运放的开环增益为一定值时，由于相移过大，电路会产生振荡现象，因此应对集成运放进行相位补偿。通常在输入端和输出端外接补偿元件，进行相位补偿。相位补偿不仅能提高运放的稳定性，还能扩展带宽。电路中PA96一级的闭环放大倍数为31，由此计算出其增益为30，根据PA96的数据资料，确定相位补偿电容值CC=10pF，闭环带宽大约为1MHz。OP07输入端的二极管D1、D2提供差模和共模保护，防止瞬态过压，输出二极管D3、D4可对瞬态过压进行保护，防止瞬态过压损坏OP07的输出。PA96放大器输入端的二极管D5、D6、D7、D8把放大器正负输入端的电压钳位在规定范围内，对运放起保护作用。

扬声器俗称为喇叭，应该是大家熟悉不过的器件了，它是收音机、录音机、音响设备中的重要元件。常见的扬声器有动圈式、舌簧式、压电式等好几种，但最常用的是动圈式扬声器(又称电动式)。而动圈式扬声器又分为内磁式和外磁式，因为外磁式便宜，通常外磁式用得多。当音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流而变化的磁场，在永久磁铁的磁场中时而吸引时而排斥，带动纸盆振动发出声音。
扬声器在电路图中的符号很形象。音响用的扬声器大多要求大功率、高保真。为完美再现声响，扬声器又被分为专用的低音、中音、高音，以各司其职。低音扬声器的纸盆不再由单一的材料构成，出现了布边、尼龙边和橡皮边等扬声器，使纸盆更有弹性，低音更加丰富。
号筒式扬声器、球顶高音扬声器使高音更加清晰。另外还有一种全频扬声器，它将高、低音扬声器做在了一起。 扬声器上一般都标有标称功率和标称阻抗值，例如025w8ω。一般认为扬声器的口径大，标称功率也大。 在使用时，输入功率最好不要超过标称功率太多，以防损坏。
万用表r1电阻档测试扬声器，若有咯咯声发出说明基本上能用。测出的电阻值是直流电阻值，比标称阻抗值要小，是正常现象。 还有一种压电陶瓷片，也是一种发声元件 ，它利用压电效应工作，既可以作发声元件又可以作接收声音的元件。而且它很便宜，生日卡上的发声元件就是它。
压电陶瓷片是在园形铜底板上涂覆了一层厚约1mm的压电陶瓷，再在陶瓷表面沉积一层涂银层，涂银层和铜底板就是它的两个电极。
压电陶瓷有一个奇妙的特性-压电效应：如将它弯曲，它的表面就会出现异种电荷， 如反向弯曲，电荷的极性也会相反。奇妙的是如果在压电陶瓷片的两个电极上施加一定的电压，它就会发生弯曲，当电压方向改变时，弯曲的方向也随之改变。 利用压电效应，
有了一种声-电，电声转换的两用器件，可以当话筒用：对压电陶瓷片讲话，使它受到声波的振动而发生前后弯曲，当然人的眼睛分辨不出这种弯曲，在压电陶瓷片的两电极就会有音频电压输出。相反地，把一定的音频电压加在压电陶瓷片的两极，由于音频电压的极性和大小不断变化，压电陶瓷片就会产生相应的弯曲运动，推动空气形成声音，这时候，它又成了喇叭。
压电陶瓷片作为一种电子元件，在新买来的时候，是不带引线的，需要自己焊接。一般采用多股软线，先剥头搪锡，焊接是要求速度快，焊点小，否则容易损坏压电陶瓷片娇嫩的镀银层。 还有一种在bp机、小闹钟里广泛应用的讯响器实质上也是电磁式的。

利用压电材料的正逆压电效应制成的换能器，换能器顾名思义就是指可以进行能量转换的器件。

通常我们所说的为电声换能器，能够发射声波的换能器叫发射器；用来接收声波的换能器叫接收器。例如压电蜂鸣器就属于电-声换能器，通常可以用作报警器等。

压电陶瓷换能片的原理是，当压力或张力施加到陶瓷片上时，在陶瓷片的两端会产生极性相反的电荷，并通过电路产生电流。这种效应称为压电效应。

如果由这种压电陶瓷制成的换能器被放入水中，那么在声波的作用下，在换能器的两端会感应出电荷，这是声波接收器。此外，压电效应是可逆的。 如果交变电场施加到压电陶瓷片上，陶瓷片会不时变得越来越薄和厚，同时产生振动并发出声波。因此，解决了超声波发射器的问题。

扩展资料

压电陶瓷换能器有两种材料：磁致伸缩金属和压电陶瓷。本文的目的是设计用于大功率机械超声加工的换能器，因此只讨论压电陶瓷换能器。

压电陶瓷换能器作为一种能量传输网络，存在能量转换效率问题。转换效率与换能器材料、振动形式、机械振动系统（包括支撑机构）的结构以及工作频率的选择有关。因此，在超声换能器的设计中，应该考虑各种因素，如声阻抗、频率响应、阻抗匹配、声学结构、振动模式和转换材料，以及如何设计和协调这些因素，以使电声转换达到最佳值。

参考资料来源：百度百科-压电换能器

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
档即可，能显示正负值的。将红黑表笔与
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

压电陶瓷换能器是一种利用压电效应将机械能转化为电能的装置。当施加压力或力矩时，压电陶瓷会发生形变，从而产生电荷分布。这些电荷分布会导致电势差的产生，进而产生电压信号。
在实验过程中改变压电陶瓷的长度l，实际上是改变了施加在压电陶瓷上的压力或力矩。由于压电陶瓷的压电效应是与施加的压力或力矩成正比的，因此改变l会导致压电陶瓷的压电效应发生变化，进而导致输出电压的变化。
因此，改变l会直接影响压电陶瓷的压电效应和输出电压，这是压电陶瓷换能器工作原理的基础。

PZT即Pb(Zr, Ti)O3，一种压电性能突出的陶瓷，用于点火装置或换能器等。
从其组成上可以看出，应属于弱酸弱碱组成的盐，碱性条件对酸根没有影响，但对Pb(2+)稍有影响，因为PbO属于两性的。考虑到pH=125还不是特别强，且时间也短，因此只是对表面稍有影响，但肯定不会太大，甚至比不过使用过程中的磨损。

在讲压电陶瓷的极化之前，需要科普一下什么是压电陶瓷。压电陶瓷听起来很高端，说白了就是一种电子陶瓷材料，具有压电特性。那么压电陶瓷的压电特性是怎么来的这是压电陶瓷经过了极化，所具有的特性。而极化又是化学当中重要的基本知识点，下面主要针对极化作相关介绍,希望这篇精心整理的文章能够给有需要的朋友一些最基本的帮助。
所谓极化，就是在压电陶瓷上加一强直流电场，使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列，又称人工极化处理，或单畴化处理。
一、极化原理
压电陶瓷的极化机理取决于其内部结构。压电陶瓷是由一颗颗小晶粒无规则地“镶嵌”而成，每个小晶粒可看为一个小单晶，其中原子(离子)都是有规则(周期性)的排列，形成晶格，晶格又由一个个重复单元—晶胞组成。 晶粒与晶粒的晶格方向不一定相同，从整体看，仍是混乱、无规则的。 为了使压电陶瓷处于能量(静电能与弹性能)最低状态，晶粒中就会出现若干小区域，每个小区域内晶胞自发极化有相同的方向，但邻近区域之间的自发极化方向则不同。自发极化方向一致的区域称为电畴，整块陶瓷包括许多电畴。
二、人工极化
在压电陶瓷上加一足够高的直流电场，并保持一定的温度和时间，迫使其电畴转向，或者说迫使其自发极化作定向排列。极化前，各晶粒内存在许多自发极化方向不同的电畴，陶瓷内的极化强度为零，极化处理时，晶粒可以形成单畴，自发极化尽量沿外场
方向排列。极化处理后，外电场为零，由于内部回复力(如极化产生的内应力的释放等)作用，各晶粒自发极化只能在一定程度上按原外电场方向取向，陶瓷内的极化强度不再为零，这种极化强度，称为剩余极化强度。
三、极化的三要素
极化电场、极化温度和极化时间，简称极化三要素。
四、极化方法
1)油浴极化法：油浴极化法是以甲基硅油等为绝缘媒质，在一定极化电场、温度和时间条件
下对制品进行极化的方法
2)空气极化法：空气极化法是以空气为绝缘媒质，以一定的极化条件对制品进行极化的方法。
3)空气高温极化方法：空气高温极化方法是以空气为绝缘媒质，极化温度从居里温度以上(高于TC10-20℃)逐步降至100℃以下，相应的极化电场从较弱(约30V/mm)逐步增加到较强(约300V/mm)，对制品进行极化的方法，又称高温极化法或热极化法。
总的来说，这在普通人眼中确实是非常复杂的一个过程，但是在化学领域确更像是基本的常识，研究化学的朋友，可能就会非常明白其中的原理，而对于小白，你也不必太过于紧张或许焦虑，可以参照上面的文字说明，细细研究其中的科学道理，如果你有一定的化学基础，相信会很快理解。当然，身边要是有一个学理科出身的朋友，那么虚心向他学习，或许也是一种捷径。
望采纳！