压电陶瓷阻抗特性剖析docx

  摘要：本文以压电陶瓷阻抗为研讨目标，首要介绍了压电陶瓷的等效模型，然后进一步剖析等效模仿的匹配及功率，比照验证推理及测验成果，推出压电陶瓷阻抗特性的联系，期望有时机能够为有需求的人供给参阅定见。

  其间， 称为静态电容， 称为等效电容， 称为等效电感， 称为等效电阻。

  与晶片的尺度、电极安置方法等有关，能够用Q表电容表在远低于其谐振频率的频率上直接测得。串联支路上的 、 谐振时的频率便是串联谐振频率 ，在频率较低时， 的容抗远大于等效电阻 ，对丈量 的值的影响能够疏忽。

  在这个谐振频率下，压电陶瓷的阻抗 到达极小值 ，而且，在 邻近，压电陶瓷晶片是一个功率最高的发射体。

  时， 和 组成的串联电路呈理性，与并联等效电容 组成并联谐振，其阻抗特性如图3所示：

  在这个并联谐振频率 下，压电陶瓷的阻抗 到达极大值 ，在 邻近，压电陶瓷晶片是一个功率最高的接纳器。实测成果为 。

  图4. 压电陶瓷阻抗特性曲线能得出，若使 ，换能器处于最佳发射状况，但接纳功率最低。若使 ,换能器处于最佳承受状况，但发射功率最低。所以 应该在 和 之间折中挑选。若运用的是2 的驱动频率，所以应挑选标称谐振频率（即串联谐振频率） 偏下为宜。

  经过对超声换能器的研讨可知，当压电陶瓷的作业频率远低于其固有频率时，压电陶瓷的电学特性等效于一个电容器，一般称此电容为静态电容 ，即图1中的 ,可经过电容表直接测得，在超声换能器作业过程中近似为常数。

  超声换能器是一种机电转化元件，具有电学和机械两种端口。在机械端是经过声学元件与声学负载相连，在电端则是经过匹配电路与超声功率源相连。声学匹配的好坏决议换能器的技能特性和使用场合，而电匹配的好坏则直接影响超声设备的作用作用。电路阻抗不匹配在低频时形成能量传输功率低和能量糟蹋，在高频时会形成杂讯，使信号的能量反弹，使本来的信号发生异变形。

  为了完成超声换能器的阻抗匹配，需求对压电陶瓷的等效电路进一步简化，经过等效转化，能够将图1所示电路简化成电阻 与电抗 串联，在实践运用时， 时，超声换能器出现容性，所以电抗 出现容性，记为 ，如图5，要想使换能器取得上限功率，有必要进行共轭匹配，即负载的实部与功率源持平，虚部互为相反数。需求在换能器