压电陶瓷换能器
将一个经过极化处理过的压电陶瓷圆片按照图2(a)所示的线路连接。当信号发生器的频率从低频慢慢地向高频方向变化时,我们可以发现,通过压电陶瓷振子的电流随着输入信号的频率变化而变化,其变化规律的示意图如图2(b)所示。
从图中可以看出,当信号频率为某一值时,通过压电陶瓷振子的传输电流出现最大值,而当信号频率变到另一个频率时,传输电流出现最小值,图2(b)所示的曲线,就是通过压电陶瓷振子的电流随着频率的变化而变化的关系曲线,对于由压电陶瓷制成的其他类型的压电陶瓷振子,其情况也完全类似.流经压电陶瓷振子的电流随频率而变化的事实,表明压
电陶瓷振子的等效阻抗随频率而变化,如图2所示,图中的|z|代表压电振子等效阻抗的绝对值,当信号频率等于fm时,通过压电陶瓷振子的电流最大,即其等效阻抗最小,导纳最大;当信号频率等于f时,通过压电振子的电流最小,即其等效阻抗最大,导纳最小.因此我们通常把fm称为最大导纳频率(即最大传输频率)或最小阻抗频率;而把fn称为最小导纳频率(即最小传输频率)或最大阻抗频率。
如果我们继续提高信号源的信号频率,还可以有规律的出现一系列的电流次最大值和次最小值,这些频率分别对应压电陶瓷振子的其他振动模式的谐振频率以及压电陶瓷振子的高次振动模式谐振频率,通常用得最多的是压电陶瓷振子的基波振动频率。
根据谐振理论,压电陶瓷振子在最小阻抗频率fm附近,存在一个使信号电压与电流同相位的频率,这个频率就是压电陶瓷振子的谐振频率;同样,在最大阻抗频率fn附近,存在另一个使信号电压与电流同相位的频率,这个频率称为压电陶瓷振子的反谐振频率。只有当压电陶瓷振子的机械损耗等于零时,振子的最小阻抗频率等于其谐振频率,而最大阻抗频率等于其反谐振频率.同样对于振子的其他振动模式以及高次振动模式,也存在同样的规律。