压电石英晶体材料
基本原理
压电效应的机理是：具有压电性的晶体对 称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中 正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合， 导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度 等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材 料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。 反之，逆压电效应是：压电材料在电场中 发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。
超声波换能器的结构
外壳 匹配层 即声窗、
压电陶瓷 圆盘换能器
Cymbal 阵 列接收器 背衬
引出电缆
超声波换能器的应用-- 超声波清洗机
超声波清洗机主要由超声波发生器和超声波 清洗槽两部分组成。超声波清洗槽用坚固弹 性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成。底部安装 有超声波换能器振子；超声波发生器产生高 频高压，通过电缆连接线传导给换能器，换 能器与振动板一起产生高频共振，从而使清 洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行洗净。
材料应用例子
当你在点燃煤气灶或热水器时,就有一种压电 陶瓷已悄悄地为你服务了一次。生产厂家在 这类压电点火装置内，藏着一块压电陶瓷， 当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就 把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的 电压,进而将电能引向燃气的出口放电。于是， 燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功 能就叫做压电效应。
超声波换能器的应用
超声波 器
超 声 波 清 洗 机
超声波
超声波换能器
超声波清洗机工作流程
超声波发生器产生高频高压
传导给换能器
换能器与共振板一起高频共振
高频振动清洗污垢
发展现状
压电性特异 的多元单晶 压电体
压电陶瓷-高聚物 复合材料
PbTiO3系 压电材料
细晶粒 压电陶瓷
压电单晶压电性弱， 水声超声测量， 介电常数很低， 压力传感，引燃引爆 受切型限制存在尺寸局限
制成水声换能器， 具有高的 静水压响应速率 而且耐冲击， 不易受损且 可用于不同的深度。
但机械品质因子较低、 电损耗较大、 稳定性差
但稳定性很高， 机械品质因子高
适合于大功率换能器 和宽带滤波器等应用
作标准频率控制的振子 高选择性以及高频、 高温超声换能器等
压电材料
历史回顾 基本原理 材料分类 材料应用 发展现状
历史回顾
1880年，法国物理学家P. 居里和J.居里兄弟发现 压 电效应； 1881年，居里兄弟又通过石英晶体压电实验验证了 逆压电效应； 1947年，美国的罗伯特在BaTiO3陶瓷上加高电压 进行极化处理，获得压电陶瓷的压电性； 1955年，美国的B.贾菲发现了比BaTiO3的压电性 优越的锆钛酸铅，即PZT压电陶瓷； 七十年代兴起的有机聚合物压电材料（PVDF）。
换能器
电声换能器 振动能-电能换 能器 水声换能器 超声波换能器 压电式压力传感器 各类传感器 加速度传感器 ……….
压电材料 的应用领 域
超声波换能器
超声波换能器：一种能把高频电能转化为机械能的 一种装置，一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式。电源 输出到超声波发生器，再到超声波换能器，一般还 要经过超声波导出装置就可以产生超声波了。 超声波换能器的原理与作用：超声波换能器即是谐 振于超声频率的压电陶瓷，由材料的压电效应将电 信号转换为机械振动.超声波换能器是一种能量转换 器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率 （即超声波）再传递出去，面它自身消耗很少的一 部分功率。
基本原理
1880年，法国物理学家 居里和J.居里兄 年 法国物理学家P. 居里和 居里兄 物理学家 弟发现，把重物放在石英晶体 石英晶体上 弟发现，把重物放在石英晶体上，晶体某些 表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。这 表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。 一现象被称为压电效应 随即， 压电效应。 一现象被称为压电效应。随即，居里兄弟又 发现了逆压电效应， 发现了逆压电效应，即在外电场作用下压电 体会产生形变。 体会产生形变。
压电材料分类
无机压电材料
有机压电材料
复合压电材料
压电陶瓷 （压电多晶体）
压电晶体 （压电单晶体）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
偏聚氟乙烯 （PVDF）（薄膜）
柔韧，低密度，低阻抗 高压电电压 常数(g)等优点
在有机聚合物基底材料中 嵌入片状、棒状、杆状、 或粉末状压电材料构成的
压电陶瓷压电性强、 介电常数高、 可以加工成任意形状
无机压电材料
压电陶瓷是指用必要成份的原料 进行混合、成型、高温烧结，由 粉粒之间的固相反应和烧结过程 而获得的微细晶粒无规则集合而 成的多晶体。具有压电性的陶瓷 称压电陶瓷，实际上也是铁电陶 瓷。如：钛酸钡BT、锆钛酸铅 PZT、改性锆钛酸铅、 压电晶体一般指压 电单晶体，是指按 晶体空间点阵长程 有序生长而成的晶 体。这种晶体结构 无对称中心，因此 具有压电性。如水 晶（石英晶体）、 镓酸锂、锗酸锂、 锗酸钛以及铁晶体 管铌酸锂、钽酸锂 等。