为什么陶瓷压电片能将机械振动转变为电信号

某些单晶材料的结构具有非对称特性，当这些材料在外加应力作用下发生应变时，其内部晶格结构（变形）的变化将破坏原来的电中性宏观状态，产生极化电场（电化），所产生的电场（电极化强度）与应变的大小成正比。这种现象被称为正压电效应，是1880年居里兄弟发现的。

随后，在1881年，人们进一步发现这种单晶材料也具有逆压电效应，即当正压电效应的材料受到外加电场的作用时，会有应力和应变产生，其应变与外电场的大小成正比。因压电换能器电声效率高、功率容量大以及结构和形状可以根据不同的应用分别进行设计，在功率超声领域应用广泛。

扩展资料：

压电换能器的主要特点是电声转换效率高，特别是接收灵敏度高，但其机械强度低（脆性大），因此在高功率应用中受到限制（不过目前的最新技术已能达到数百瓦到上千瓦的声辐射功率）。另外，一些单晶材料容易溶于水而失效（水解）。

压电换能器是不分正负极的。因为压电换能器是交流驱动的。但是，与清洗和焊接传感器一样，为了方便起见，与前后盖板连接的电极通常被视为负电极。用于检测的传感器，如果是金属外壳，通常将金属外壳与压电传感器连接，当屏蔽用，这个当负极。

参考资料来源：百度百科-压电式换能器

参考资料来源：百度百科-压电陶瓷换能器

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。

压电陶瓷雾化片是属于单纯的压电陶瓷，不属于微孔雾化片，微孔雾化片是采用，不锈钢片经过激光穿孔，然后在把不锈钢片粘贴到陶瓷片上，产生频率，在经过检测，得出116KHZ 130KHZ 120KHZ等等几种所需规格，微孔雾化片也有采用进口不锈钢片，也有采用国产不锈钢片的，国产的不锈钢片通常频率不稳定，或者粘贴不好，或者很容易老化，所以还是进口的不锈钢片比较好，康华尔电子公司就是采用的进口不锈钢片，其产品质量性能都很稳定，就是价格比国产的要贵。

（二）常用的换能器
在生理科学实验中，常用的换能器有：
1．生物电的引导电极 它能将离子电流转换成电子电流。电极多选用银、不锈钢、铂等材料制成，实验室引导动物心电图时常采用注射器针头作引导电极。
图4 张力换能器 图5 血压换能器

2．张力换能器（图4） 它能将各种张力转换成电信号。张力换能器有多种规格，根据被测张力的大小选用合适量程的换能器。常用的有5g、10g、50g和100g等。3．压力换能器 它能将各种压力如血压、呼吸道气压转换成电信号。压力换能器根据测量对象的不同，可分为血压换能器（图5）和呼吸换能器（图6），血压换能器用于测量高的压力（-50~360mmHg）,而呼吸换能器用于测量低的压力（-10~50cmH2O）。
4．流量传感器 它能将各种流体的流量转换成电信号。此类传感器应用光电或磁电原理工作。
　
图6 呼吸换能器

（三）换能器使用注意事项
1．在使用时不能用手牵拉弹性梁和超量加载。张力换能器的弹性悬臂梁其屈服极限为规定的量程2～3倍，如50g量程的张力换能器，在施加了150g力后，弹性悬臂梁将不能恢复其形变，即弹性悬臂梁失去弹性，换能器被损坏。
2．防止水进入换能器内部。张力换能器内部没有经过防水处理，水滴入或渗入换能器内部会造成电路短路，损坏换能器，累及测量的电子仪器。
3．压力换能器不能碰撞，应轻拿轻放。压力换能器的内部由应变丝构成电桥，应变丝盘绕在应变架上，应变架结构精密，应变丝和应变架在碰撞和震动时，会发生断丝或变形。
4．压力换能器施加的压力不能超过其量程规定的范围。换能器的弹性膜片在过载情况下将不能恢复其形变，过载会发生应变丝断丝或应变架变形。

压电陶瓷片是蜂鸣片（器）的主要部件，所以称之为压电元件。
压电陶瓷片之所以能够发出蜂鸣的声音，是利用了压电效应的原理。
压电效应有正压电效应和逆压电效应二种。
压电效应：当给压电陶瓷片施加一个外力时，压电片会产生电荷，这种现象称为正压电效应： 压力——电压。
反之，当给压电片施加电场时，压电陶瓷片会产生机械变形，而且其应变与电场强度成正比，这称为逆压电效应，施加的电场强度越强，振动的幅度越大。
这种现象称为逆压电效应：电压——压力，各种压电陶瓷的器件均是利用这一特性而工作的。
所以蜂鸣片（器）是一个电压元件，也就是说在器件上施加的电压越大，器件的响度也会越高。