超聲波壓電陶瓷片的壓電效應原理和材料分類

       超聲波壓電陶瓷片的壓電效應原理是，如果對壓電材料施加壓力，它會產生電勢差(稱為正壓電效應)，而如果施加電壓，則會產生機械應力(稱為反壓電效應)。如果壓力是高頻振動，就會產生高頻電流。當高頻電信號被施加到壓電陶瓷上時，產生高頻聲信號(機械振動)，這就是我們通常所說的超聲波信號。也就是說，壓電陶瓷具有機械能和電能之間的轉換和逆轉換功能，這種相互對應的關系非常有趣。

　　 它分為壓電晶體和壓電陶瓷片，壓電晶體通常是指壓電單晶，壓電陶瓷通常指壓電多晶。壓電陶瓷是一種多晶體，通過混合、成型和高溫燒結具有必要成分的原料以及顆粒間固相反應和燒結獲得的不規則的細顆粒而形成。具有壓電性能的陶瓷片被稱為壓電陶瓷，實際上是鐵電陶瓷。這種陶瓷的晶粒中有鐵電疇，鐵電疇由180個自發極化方向反平行的疇和90個自發極化方向相互垂直的疇組成，在人工極化的條件下(施加增強的直流電場)，這些疇在外部電場的方向上完全對齊，并且在去除外部電場后保持剩余的極化強度，因此它們具有宏觀壓電特性。例如鈦酸鋇Bt、鋯鈦酸鉛PZT、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鋰鉛鋇pbln、改性鈦酸鉛pt等。這種材料的成功發展促進了聲換能器和壓電傳感器的各種壓電器件性能的改進和提高。

       超聲波壓電陶瓷片壓電效應意味著一些單晶材料的結構具有不對稱的特性，當這些材料受到施加的應力和應變時，其內部晶格結構的變化(變形)將破壞電中性的原始宏觀狀態，并產生極化電場(極化)，所產生的電場(極化強度)與應變的大小成正比。這種現象被稱為正壓電效應，這是居里兄弟在1880年發現的。后來，在1881年，人們進一步發現這種單晶材料也具有反壓電效應，當具有正壓電效應的材料受到外部電場時，將產生應力和應變，并且應變與外部電場的大小成比例。壓電效應是晶體結構的一個特征，它與晶體結構的不對稱性有關，而壓電效應的大小和性質與施加的應力或電場相對于晶體晶軸的方向有關。有多種具有壓電效應的單晶材料，如天然石英( SiO _ 2 )晶體和人造單晶材料，如硫酸鋰( Li2SO4 )、鈮酸鋰( LiNbO3 )等。