压电陶瓷换能器的基础知识解析

压电陶瓷换能器是利用某些单晶材料的压电效应，和某些多晶材料的电致伸缩效应，来将电能与声能进行相互转换的器件。因其电声效率高、功率容量大以及结构和形状，可以根据不同的应用分别进行设计，在功率超声领域应用广泛。

某些单晶材料的结构具有非对称特性，当这些材料受到外加应力作用而产生应变时，其内部晶格结构的变化，会破坏原来宏观表现为电中性的状态，产生极化电场，所产生的电场与应变的大小成正比。这种现象称为正压电效应，它是由居里兄弟于1880年发现的。

随后，在1881年又进一步发现这类单晶材料还具有逆压电效应，即具有正压电效应的材料在受到外加电场作用时，会有应力和应变产生，其应变与外电场的大小成正比。压电效应是晶体结构的一个特性，它与晶体结构的非对称性有关，而压电效应的大小及性质则与施加的应力，或电场对晶体结晶轴的相对方向有关。

某些多晶材料中存在有自发形成的分子集团，即所谓“电畴”，具有一定的极化，并且沿极化方向的长度往往与其他方向的长度不同。当有外加电场作用时，电畴会发生转动，使其极化方向与外加电场方向趋于一致，从而使该材料沿外加电场方向的长度将发生变化，表现为弹性应变。这种现象称为电致伸缩效应。

电致伸缩效应也有逆效应，即具有电致伸缩效应的多晶材料在经受外加应力产生应变时，其总的极化强度将会发生变化，即表现为电极化。因此电致伸缩效应可以说与电极化现象有关。

压电换能器是一般不分正负极的。因为压电换能器都是交流驱动。但像清洗，焊接换能器，为了方便，一般把跟前后盖板连接的电极认为是负极。检测用的换能器，如果是金属外壳的，一般会把金属外壳跟压电换能器其中一级接在一起，当屏蔽用，这个当负极。