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壓電陶瓷片的工作原理以及優(yōu)勢(shì)特性

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壓電陶瓷片是一種電子發(fā)音元件,以鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料制成。依據(jù)壓電效應(yīng)原理,如在兩塊電級(jí)上邊接通交流音頻信號(hào)時(shí),壓電片會(huì)依據(jù)信號(hào)的大小頻率發(fā)生震驚而發(fā)生相應(yīng)的響聲來(lái)。壓電陶瓷片由于構(gòu)造簡(jiǎn)單造價(jià)低廉,被廣泛的使用于電子電氣層面如:玩具,發(fā)音電子表,儀表儀器,電子鐘表,計(jì)時(shí)器等方面。


壓電效應(yīng)具備可逆:若在壓電陶瓷片上施加聲頻電壓,能發(fā)生機(jī)械振蕩,傳出聲響;相反,壓電陶瓷片遭受機(jī)械振蕩(或壓力)時(shí),片上發(fā)生一定數(shù)量的電荷Q,從電級(jí)上可電壓信號(hào)。


如今比較常見(jiàn)的鍺鈦酸鉛壓電陶瓷片(PZT),要用鋯、鈦、鉛的氧化物配制后煅燒而成的。鑒于人耳對(duì)頻率約為3kHz的音箱較敏感,所以通常將壓電陶瓷片的諧振頻率f0設(shè)計(jì)在3kHz上下??紤]到在低頻下工作,只用一片壓電陶瓷片無(wú)法滿(mǎn)足頻率規(guī)定,—般采用雙閥片構(gòu)造。這是把直徑約d的壓電陶瓷片與直徑為D金屬振蕩片復(fù)合而成的。D一般為15~40mm,復(fù)合振蕩片的總厚度為h。


當(dāng)壓電材料—按時(shí),諧振頻率與h正相關(guān),與(D/2)2成反比。諧振頻率fo與復(fù)合振蕩片的直徑D呈指數(shù)聯(lián)絡(luò),如圖2(a)所示。顯著D越大,低頻特性越好。壓電陶瓷片作傳聲器使用中,輸出功率約為300Hz~5kHz。壓電陶瓷片的阻抗Z取決于d/D比例,由圖2(b)可見(jiàn),阻抗隨d/D比率的增大而減少。

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