压电换能器的压电陶瓷怎么选择,要考虑哪些参数,怎么确定陶瓷片数量

P4，P8分别是压电陶瓷材料的一种体系，不同体系的材料介电常数，损耗，机械品质因子等压电性能有所区别，应用场景也不同。比如P4的多用于清洗换能器，P8的料多用于焊接换能器等。详细的参数你可以看看一些国内做压电陶瓷的公司网站，一般都会有材料性能附在上面。

说到陶瓷呢，大家都很清楚，从古代到现代，陶瓷无时无刻不存在我们身边，我们在家里摆的观赏瓷器，建造高楼用的瓷砖，包括我们平常吃饭用的瓷碗，我们的生活中充满了陶瓷制品，当然，今天小编说压电陶瓷，相当一部分人就会问，什么是压电陶瓷，它是干什么用的？好的今天，小编就给大家说说什么是压电陶瓷的参数。

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外, 还具有介电性、弹性等, 已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等，除了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，为人们创造更美好的生活而努力。

自由介电常数εT33

电介质在应变为零(或常数)时的介电常数，其单位为法拉/米。

相对介电常数εTr3(relative permittivity)

介电常数εT33与真空介电常数ε0之比值，εTr3=εT33/ε0，它是一个无因次的物理量。

介质损耗(dielectric loss)

电介质在电场作用下，由于电极化弛豫过程和漏导等原因在电介质内所损耗的能量。

损耗角正切tgδ

理想电介质在正弦交变电场作用下流过的电流比电压相位超前90 0，但是在压电陶瓷试样中因有能量损耗，电流超前的相位角ψ小于900，它的余角δ(δ+ψ=900)称为损耗角，它是一个无因次的物理量，人们通常用损耗角正切tgδ来表示介质损耗的大小，它表示了电介质的有功功率(损失功率)P与无功功率Q之比。即： 电学品质因数Qe

电学品质因数的值等于试样的损耗角正切值的倒数，用Qe表示，它是一个无因次的物理量。若用并联等效电路表示交变电场中的压电陶瓷的试样，则 Qe=1/ tgδ=ωCR

好了，以上呢，就是关于压电陶瓷参数的全部内容了，一般来说呢像压电陶瓷这类的工件需要专业的人士亲自指导完成，其余的呢大家可以偶尔摸索一下，不过我们老一辈人俗话说的好嘛，我们应该活到老学到老，人的一生就是在学习中进步的，小编建议呢，想学学压电陶瓷参数的朋友可以经常的钻研一下哦。

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。

压电陶瓷片是有固有频率的，它是由外形尺寸（圆形的是直径）决定。但是在固有频率的一定范围内，其发声音调是由驱动它的信号频率决定的。只要改变在此范围内的音频振荡器的频率就能改变基音调，如NE555等。因为压电陶瓷片的阻抗较高，驱动电压也较高，因此，通常要加一个音频升压变压器。

压电陶瓷pzt5和pzt8的区别是它们的材质和发射类型不同。pzt5，一般定义是发射型；pzt8，一般定义是收发型。根据换能器的功能,大体上按照发射型,接收型,收发型来选用陶瓷,分别对应pzt8,pzt5,pzt4，参数主要包括：d33,Fr,Fp,D,Cp0。陶瓷片的用量根据功率极限来算，一般为0.3W/kHz/cm^3，厚度要根据响应或者灵明度来选取。压电陶瓷是具有压电特性的电子陶瓷材料。与典型的不包含铁电成分的压电石英晶体的主要区别是：构成其主要成分的晶相都是具有铁电性的晶粒.由于陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚集体，因此其中各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的.为了使陶瓷能表现出宏观的压电特性，就必须在压电陶瓷烧成并于端面被复电极之后，将其置于强直流电场下进行极化处理，以使原来混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向.经过极化处理后的压电陶瓷，在电场取消之后，会保留一定的宏观剩余极化强度，从而使陶瓷具有了一定的压电性质。

压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。

工作原理：

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。

压电陶瓷蜂鸣片（HTD）是高阻抗的，蜂鸣器是HTD、振荡器与共鸣腔做成的成品，加直流电压就可以发出极大的声音。HTD的功率需求比喇叭小得多，即发声效率很高，但是声音效果不如喇叭。你百度搜索有很多厂家的资料，这里贴不上来，我看了一个型号指标是：

Z = 260Ω ，U = 1.5 ~ 30Vp_p ， F = 2.9KHz ，这是带共鸣腔的，2.9KHz是谐振频率。有电压值、阻抗值，功率就由电路设计者决定了。

尺寸可以随意定的，一般尺寸不能太小，大于0.5mm吧，大的话能到直径50mm（我所见过的最大的），能产生的电压跟施加的力有关，还得看是什么材料比如石英、PZT（锆钛酸铅）等，市场上PZT较多，电流就别指望了。压电陶瓷是电容性负载，外接电阻越大越好不然你检测不到电压的，电流就非常的小了

1、一般经验值：压电陶瓷耐电压是200v/mm，所以具体最大的工作电压你得看压电陶瓷的厚度；

2、压电陶瓷的谐振频率是和本身的尺寸有关，而实际振动频率取决于所加的交变驱动信号的频率；

3、压电陶瓷型号和参数各生产厂家略有差异，一般的压电陶瓷厂家网站上都会有自己生产的材料的型号和参数，可以去看看；

4、你这个想法在理论上是没问题的，关键是如何保证梁的振动强度，便于检测和利用。