压电陶瓷换能器的结构与工作原理

典型压电陶瓷换能器由压电振子、匹配层、背衬层和电极组成。其工作模式主要分为：

1.厚度振动模式：适用于高频超声（110MHz），通过电极施加交变电场激发厚度方向振动，常用于医疗B超探头。知乎专栏《压电换能器深度解析》指出，这种模式下振子的共振频率f₀=1/(2t√(s₃₃ᴱρ))，其中t为厚度，s₃₃ᴱ为弹性柔顺系数，ρ为密度。

2.径向振动模式：用于低频声波发射（20100kHz），如水下声呐换能器。

3.弯曲振动模式：通过双晶片或多层结构实现大位移输出，适合微流体泵等应用。

设计时需考虑阻抗匹配问题。百度百科"压电换能器"条目提到，通过添加钨粉/环氧树脂背衬层可将声阻抗从30MRayl（PZT）降低至68MRayl，显著提高与水的声耦合效率（水阻抗1.5MRayl）。