用于厚度测量的压电陶瓷器利用了什么原理

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。

压电只是耳塞的一种 指的是耳塞单元的发生原理 除了压电主要还有动铁，动圈，静电 目前的高档入耳耳塞多为动铁单元压电：利用用压电陶瓷的压电效应发声。效率高、频率高。缺点：失真大、驱动电压高、低频响应差，抗冲击里差。此类耳机多用于电报收发使用，现基本淘汰。少数耳机采用压电陶瓷作为高音发声单元。动铁：利用了电磁铁产生交变磁场，振动部分是一个铁片悬浮在电磁铁前方，信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片振动发声。优点是使用寿命长、效率高。缺点是失真大，频响窄。常用于早期的电话机听筒。与一般动圈耳机不同，动铁式的发音单元可以做的很小，因此可以将2个甚至3个单元放入每边声道内，分别负责高、低音及音场处理。音效能与高级喇叭系统相媲美。动圈：这是现在最普遍的耳机形式。是将线圈固定在振膜上，置于由永磁铁产生的固定磁场中，信号经过线圈切割磁力线，从而带动振膜一起振动发声。优点是制作相对容易，线性好、失真小、频响宽。缺点是效率低（算不上什么缺点）。静电：又称静电平面振膜，是将铝（或其它导电金属）线圈直接电镀或印刷在很薄的塑料膜上，将其置于强静电场中（通常由直流高压发生器和固定金属片（网）组成），信号通过线圈的时候切割电场，带动振膜振动发声。优点是线性好、失真小（电场比磁场均匀），瞬态响应好（振膜质量轻），高频响应好。缺点是低频响应不好、需要专门的驱动电路和静电发生器、价格昂贵。效率也不高。

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。

压电效应可应用在：家用电器中常用的压电器件、常用压电器件的检测。

石英晶体谐振器

在石英晶体上加一交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变的电场，由于石英晶片具有固有的振动频率（称为石英晶体的谐振频率），因此，当外加交变电压的频率等于石英晶片的谐振频率时，这种振动就会突然增加，而在电路中反映出谐振特性，这种现象称为压电谐振效应。

陶瓷滤波器、陷波器

陶瓷滤波器、陷波器一般由一个或多个压电陶瓷振子为主而组成，而压电振子实际上就是一块夹在两个电极之间的压电晶片。陶瓷滤波器、陷波器是对频率非常敏感的电路元件。它们的特点是：体积小、成本低、无调整和可靠性高等。

蜂鸣片的检测

蜂鸣片是压电陶瓷片应用的一种器件。比较常见的是用锆、钛、铅的氧化物配制后烧结制成的压电陶瓷片（PZT），由于人耳对3kHz的音频信号最为敏感，所以生产时通常将蜂鸣片的谐振频率设计在3kHz左右。为了改善低频响应，一般采用双膜片结构。

压电陶瓷片与金属基片贴合之后在交流电场激励下能够振动发声，但因为与空气的声阻抗不匹配，所以发出的声音很微小；蜂鸣器就是把压电蜂鸣片通过一定的固定方式装在一定体积的腔体中，产生共鸣，以得到放大的声音。也有人直接把蜂鸣片叫做压电陶瓷片或压电片，这是不规范的。

问题不太明白,是这样吗理解吗蜂鸣器与电感并联,然后蜂鸣器一端接3V电源,另一端接三极管集电极,然后由I/O驱动三极管,是这样吗是只有一个三极管吗
我先分析一下吧:这里如果只有一个三极管的话,这个三极管是做功率驱动的,蜂鸣器应当接三极管的基极,集电极接I/O,射极接电源负极。而你所说接三极管集电极是不是弄错了,用万用表量一下就知道三极管的三个极了，从外观是看不出来的。电路是这样的话，那么4KHZ是I/O产生的，经过三极管放大驱动蜂鸣器。电感是用来产生较高的电压驱动压电陶瓷的，三极管是电流放大，三极管导通时，电流流过电感，少量流过压电陶瓷，然后三极管关断，电感中的磁能就会变成电能维持电感线圈电流不变特性，电感电流不能突变，但是三极管已经关断，这个电流就会加到压电陶瓷上，压电陶瓷电阻很高，就会在压电陶瓷两端形成原比3V电压高的多的电压，较高的电压才能使压电陶瓷产生大幅度形变，声音也就大，另外这种压电陶瓷一般都带有所料的空腔，来使声音更大。
其实我还没明白你说的问题，说的很模糊，我只是根据以往经验去理解你说的。

1-一种十分常用的电声换能器件：音圈（线圈）安放在磁铁磁极间的空隙中能够自由运动，按音频变化的电流通过音圈，安培力使音圈运动。纸盆与音圈连接，随音圈振动而发声。下图动圈扬声器：

2-舌簧喇叭发声原理固定线圈中的音频电流产生磁场，使簧片产生振动，传动杆将振动传递到纸盆，纸盆的振动推动空气产生声音。下图舌簧喇叭的结构：

3-陶瓷扬声器:压电陶瓷式扬声器简称压电喇叭，也叫晶体式喇叭，主要由压电陶瓷片、纸盆及喇叭架组成。一个很薄的多层压电陶瓷片附着在一片很薄的金属薄片上，他们组合起来被称作振动膜。当压电片伸展的时候，振动膜就会如图a所示的那样向上弯曲，当压电片收缩的时候，振动膜就会如图b所示的那样向下弯曲，所以，当给振动膜加上一个交替变化的电压，那么它就会随着电压的变化而不停的上下弯曲（如图c）而推动空气发声。

下图陶瓷扬声器：