壓(ya)電測試(shi)儀(yi)解析壓(ya)電材料(liao)的分類及(ji)壓(ya)電材料(liao)的應用(yong)

　　壓(ya)電材料(liao)分為壓(ya)電晶(jing)體和(he)壓(ya)電陶(tao)瓷，壓(ya)電晶(jing)體壹般是(shi)指壓(ya)電單(dan)晶體；壓(ya)電陶(tao)瓷則(ze)泛指壓(ya)電多晶體。壓(ya)電陶(tao)瓷是(shi)指用必(bi)要(yao)成份(fen)的(de)原(yuan)料(liao)進行混合(he)、成型(xing)、高溫(wen)燒(shao)結(jie)，由粉粒之間的(de)固相反應(ying)和(he)燒結(jie)過程而獲(huo)得(de)的微(wei)細晶(jing)粒(li)無(wu)規則(ze)集(ji)合(he)而成(cheng)的(de)多晶體。具(ju)有壓(ya)電性的陶(tao)瓷(ci)稱(cheng)壓(ya)電陶(tao)瓷，實(shi)際(ji)上也是(shi)鐵電陶(tao)瓷。在(zai)這種陶瓷的晶粒(li)之中存(cun)在(zai)鐵電疇(chou)，鐵電疇(chou)由(you)自發(fa)極(ji)化方(fang)向反(fan)向平(ping)行的180 疇(chou)和(he)自發(fa)極(ji)化方(fang)向互相垂直(zhi)的(de)90疇(chou)組成，這些(xie)電疇(chou)在(zai)人(ren)工(gong)極(ji)化（施(shi)加強(qiang)直流(liu)電場(chang)）條件(jian)下，自發(fa)極(ji)化依(yi)外電場(chang)方向充(chong)分排(pai)列(lie)並(bing)在(zai)撤消外電場(chang)後(hou)保(bao)持剩(sheng)余極(ji)化強(qiang)度(du)，因此具(ju)有宏觀壓(ya)電性。如(ru)：鈦酸鋇BT、鋯鈦酸鉛(qian)PZT、改性鋯鈦酸鉛(qian)、偏鈮酸(suan)鉛(qian)、鈮酸鉛(qian)鋇鋰PBLN、改性鈦酸鉛(qian)PT等。這類材料(liao)的研制成功(gong)，促進了(le)聲換能器(qi)，壓(ya)電傳(chuan)感器(qi)的各(ge)種壓(ya)電器(qi)件性能的(de)改(gai)善和(he)提(ti)高。

　　壓(ya)電晶(jing)體壹般指壓(ya)電單(dan)晶體，是指按晶(jing)體空間(jian)點陣(zhen)長(chang)程有序生(sheng)長而成(cheng)的(de)晶體。這種晶體結(jie)構無(wu)對稱(cheng)中心，因(yin)此(ci)具(ju)有壓(ya)電性。如(ru)水晶(jing)（石(shi)英(ying)晶體）、鎵(jia)酸(suan)鋰、鍺酸鋰(li)、鍺(zhe)酸(suan)鈦以及(ji)鐵晶體管鈮(ni)酸(suan)鋰、鉭(tan)酸鋰(li)等。

　　相比較(jiao)而言(yan)，壓(ya)電陶(tao)瓷壓(ya)電性強(qiang)、介電常(chang)數(shu)高、可以(yi)加工(gong)成任(ren)意(yi)形(xing)狀，但機械品質(zhi)因(yin)子(zi)較(jiao)低、電損耗較大(da)、穩(wen)定(ding)性差，因(yin)而適(shi)合(he)於(yu)大功(gong)率(lv)換(huan)能器(qi)和(he)寬帶濾(lv)波器(qi)等應用，但(dan)對高(gao)頻(pin)、高(gao)穩(wen)定(ding)應(ying)用(yong)不理想(xiang)。石(shi)英(ying)等壓(ya)電單(dan)晶壓(ya)電性弱，介電常(chang)數(shu)很低，受切(qie)型(xing)限制存在(zai)尺(chi)寸(cun)局(ju)限，但穩(wen)定(ding)性很高(gao)，機械品質(zhi)因(yin)子(zi)高(gao)，多用來作標(biao)準(zhun)頻(pin)率(lv)控(kong)制的振(zhen)子、高(gao)選(xuan)擇(ze)性（多屬(shu)高(gao)頻(pin)狹帶通(tong)）的濾(lv)波器(qi)以及(ji)高頻(pin)、高(gao)溫(wen)超(chao)聲換能器(qi)等。由於(yu)鈮鎂(mei)酸鉛(qian)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3單晶體（Kp ≥90%, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,000）性能特異，國內外上都開(kai)始這種材料(liao)的研究(jiu)，但(dan)由於(yu)其居裏(li)點(dian)太低，離(li)使(shi)用(yong)化尚(shang)有壹段(duan)距(ju)離(li)。

　　又稱(cheng)壓(ya)電聚(ju)合(he)物，如(ru)聚(ju)偏氟(fu)乙烯(xi)（PVDF）（薄(bo)膜(mo)）及(ji)以它為代表(biao)的(de)其他有機壓(ya)電（薄(bo)膜(mo)）材料(liao)。這類材料(liao)及(ji)其材質(zhi)柔(rou)韌，低密度(du)，低阻抗(kang)和(he)高壓(ya)電電壓(ya)常(chang)數(shu)(g)等優(you)點(dian)為世人(ren)矚目(mu)，且(qie)發(fa)展(zhan)十(shi)分迅(xun)速，水聲超聲測量(liang)，壓(ya)力(li)傳(chuan)感，引(yin)燃引(yin)爆(bao)等方面獲(huo)得(de)應用(yong)。不足(zu)之處(chu)是(shi)壓(ya)電應(ying)變常(chang)數(shu)（d）偏低，使(shi)之(zhi)作為有源發(fa)射換(huan)能器(qi)受到很(hen)大的(de)限制。

　　換能器(qi)換能器(qi)

　　第(di)三(san)類(lei)是復合(he)壓(ya)電材料(liao)，這類材料(liao)是在(zai)有機聚(ju)合(he)物基(ji)底材料(liao)中嵌(qian)入(ru)片狀、棒狀、桿狀、或粉末(mo)狀壓(ya)電材料(liao)構成的(de)。至(zhi)今(jin)已(yi)在(zai)水聲、電聲、超聲、醫學(xue)等領(ling)域得(de)到廣(guang)泛的(de)應用(yong)。如(ru)果(guo)它制成水聲換能器(qi)，不僅(jin)具(ju)有高的(de)靜水壓(ya)響(xiang)應(ying)速率(lv)，而且(qie)耐(nai)沖擊，不易(yi)受損且(qie)可用(yong)與不同(tong)的(de)深度(du)。

　　壓(ya)電材料(liao)材料(liao)應用

　　壓(ya)電材料(liao)的應用(yong)領(ling)域可以(yi)粗(cu)略(lve)分為兩(liang)大(da)類(lei)：即振動(dong)能和(he)超聲振動(dong)能-電能換(huan)能器(qi)應用，包括(kuo)電聲換能器(qi)，水聲換能器(qi)和(he)超聲換能器(qi)等，以及(ji)其它傳感(gan)器(qi)和(he)驅動(dong)器(qi)應用。

　　壓(ya)電材料(liao)換能器(qi)

　　換能器(qi)是將機械振(zhen)動(dong)轉(zhuan)變為電信(xin)號(hao)或在(zai)電場(chang)驅動(dong)下(xia)產(chan)生(sheng)機械振(zhen)動(dong)的(de)器(qi)件壓(ya)電聚(ju)合(he)物電聲器(qi)件利用(yong)了(le)聚合(he)物的(de)橫(heng)向壓(ya)電效應，而換(huan)能器(qi)設計則(ze)利用(yong)了(le)聚合(he)物壓(ya)電雙(shuang)晶片或壓(ya)電單(dan)晶片在(zai)外電場(chang)驅動(dong)下(xia)的彎(wan)曲(qu)振(zhen)動(dong)，利用(yong)上述原(yuan)理可生(sheng)產(chan)電聲器(qi)件如(ru)麥(mai)克(ke)風(feng)、立體聲耳機和(he)高頻(pin)揚(yang)聲器(qi)。對壓(ya)電聚(ju)合(he)物電聲器(qi)件的研究(jiu)主(zhu)要(yao)集中在(zai)利用(yong)壓(ya)電聚(ju)合(he)物的(de)特點，研制運用其它現行技(ji)術(shu)難(nan)以(yi)實(shi)現的(de)、而且(qie)具(ju)有特殊(shu)電聲功能的(de)器(qi)件，如(ru)抗(kang)噪聲電話(hua)、寬帶超(chao)聲信(xin)號(hao)發(fa)射系統(tong)等。

　　壓(ya)電聚(ju)合(he)物水聲換能器(qi)研究(jiu)初(chu)期(qi)

　　超聲波傳(chuan)感(gan)器(qi)

　　均(jun)瞄(miao)準(zhun)軍(jun)事應(ying)用，如(ru)用(yong)於(yu)水下(xia)探測的(de)大(da)面積傳(chuan)感(gan)器(qi)陣(zhen)列(lie)和(he)監視(shi)系統(tong)等，隨後(hou)應(ying)用(yong)領(ling)域逐(zhu)漸拓(tuo)展(zhan)到(dao)地(di)球物理探測、聲波測試(shi)設備(bei)等方面。為滿(man)足(zu)特定(ding)要(yao)求而開(kai)發(fa)的(de)各(ge)種原(yuan)型(xing)水聲器(qi)件，采(cai)用了(le)不同(tong)類(lei)型和(he)形狀的壓(ya)電聚(ju)合(he)物材料(liao)，如(ru)薄(bo)片、薄(bo)板(ban)、疊(die)片、圓(yuan)筒(tong)和(he)同(tong)軸(zhou)線等，以充分發(fa)揮(hui)壓(ya)電聚(ju)合(he)物高(gao)彈(dan)性、低密度(du)、易(yi)於(yu)制備(bei)為大(da)和(he)小(xiao)不同(tong)截(jie)面的(de)元件、而且(qie)聲阻抗(kang)與水數(shu)量(liang)級(ji)相同(tong)等特點，後(hou)壹(yi)個(ge)特點使得(de)由壓(ya)電聚(ju)合(he)物制備(bei)的(de)水聽器(qi)可以(yi)放置(zhi)在(zai)被(bei)測聲場中，感(gan)知(zhi)聲場內的(de)聲壓(ya)，且(qie)不致由於(yu)其自身(shen)存(cun)在(zai)使(shi)被(bei)測聲場受到擾(rao)動(dong)。而聚(ju)合(he)物的(de)高(gao)彈性則(ze)可減小(xiao)水聽器(qi)件內的(de)瞬(shun)態振(zhen)蕩，從而進(jin)壹(yi)步增(zeng)強(qiang)壓(ya)電聚(ju)合(he)物水聽器(qi)的性能。

　　壓(ya)電聚(ju)合(he)物換(huan)能器(qi)在(zai)生(sheng)物醫(yi)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)領(ling)域，尤(you)其是超(chao)聲成像中，獲(huo)得(de)了(le)為成(cheng)功(gong)的(de)應用、PVDF薄(bo)膜(mo)優(you)異(yi)的柔(rou)韌性和(he)成型(xing)性，使其易(yi)於(yu)應用(yong)到許(xu)多傳感(gan)器(qi)產(chan)品中。