如何将压电陶瓷片与金属结合?
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。
顾名思义,压电陶瓷就是可以在压力与电荷之间转换的陶瓷材料。
压电陶瓷在受到外界压力后,可以在与压力垂直的端面上产生电荷(电压),但是它几乎无法提供电流,因为压电陶瓷的内阻非常高。通常只取它的电压,加以放大后再使用。
压电陶瓷与金属引线的连接,必须先要在陶瓷的两个端面上蒸镀一层金属层,然后用有弹性的金属片夹持这两个端面,完成引线与压电陶瓷的连接。
普通的应用中,压电陶瓷元件的叠加没有什么实际意义。
其工作原理为:当电压作用于压电陶瓷时,就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面,当振动压电陶瓷时,则会产生一个电荷。利用这一原理,当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器,所谓叫双压电晶片元件,施加一个电信号时,就会因弯曲振动发射出超声波。相反,当向双压电晶片元件施加超声振动时,就会产生一个电信号。基于以上作用,便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。
压电蜂鸣片声音元件的声源主要来自压电振动板。压电振动板由一块两面印刷有电极的压电陶瓷板和一块金属板(黄铜或不锈钢等)组成。 使用粘合剂,将压电振动板和金属片粘接在一起,这就是我们俗称的蜂鸣片。
图2所示为压电振动板的振荡体系。 当在压电振动板的两个电极间施加直流电压时,由于压电效应,导致机械变形。对于形状扭曲的压电元件,其变形以辐射方向伸展。
压电振动板则沿图2(a)所示方向弯曲,而粘结于压电振动板的金属片不会伸展。相反,当压电元件收缩时,压电振动板则会沿图2(b)所示方向弯曲。因此,当交流电压穿过电极时,如图2(c)所示,图2(a)和图2(b)所示之弯曲就会交替重复发生,从而在空气中产生声波。
蜂鸣片一般而言,人的声频范围大约在20Hz到20kHz之间。人们最易听到的声频为2kHz到4kHz。因此,绝大部分压电声音元件应用在此声频范围内。
蜂鸣片一般而言,人的声频范围大约在20Hz到20kHz之间。人们最易听到的声频为2kHz到4kHz。因此,绝大部分压电声音元件应用在此声频范围内。同时,蜂鸣片谐振频率(f0)一般也选定在相同的范围内。如图3所示,谐振频率取决于支承压电振动板所采用的方法。如果压电振动板的形状相同,其数值将按照(a)、(b)和(c)的顺序变小。
通常情况下,压电振动板被安装在共鸣腔室内,以产生高声压(如图4)。利用公式(1)(赫尔姆霍茨公式),可以计算出图4中共鸣腔室的谐振频率(fcav)。由于压电振动板和共鸣腔室具有适当的谐振频率,分别为(f0)和(fcav),因此,可以通过控制两者的位置来增大特定频率下的声压和获得特定的带宽。
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
2、压电陶瓷片的串联:将两个压电陶瓷片中的任何一个脚拧在一起,把剩余的两个脚接入电路即为串联。
第一种方法:将万用表的量程开关拨到直流电压2.5V挡,左手拇指与食指轻轻捏住压电陶瓷片的两面,右手持万用表的表笔,红表笔接金属片,黑表笔横放陶瓷表面上,然后左手稍用力压一下,随后又松一下,这样在压电陶瓷片上产生两个极性相反的电压信号,使万用表的指针先向右摆,接着回零,随后向左摆一下,摆幅约为0.1一0.15V,摆幅越大,说明灵敏度越高。若万用表指针静止不动,说明内部漏电或破损。
切记不可用湿手捏压电片,测试时万用表不可用交流电压挡,否则观察不到指针摆动,且测试之前最好用R×l0k挡,测其绝缘电阻应为无穷大。
第二种方法:用R×10k挡测两极电阻,正常时应为∞,然后轻轻敲击陶瓷片,指针应略微摆动。追问:
若果是大批量的话,先用万用表检测出几片压电陶瓷的电压极性,然后从外观上来分辨出正负极性的外观差异。因为在生产压电陶瓷时,由于生产工艺和生产过程一定会有差异,必定会导致外观上的差异。那么,根据已知的外观上的差异就可以大批量的分辨出压电陶瓷的电源极性了。