壓電換能器的工作原理和應用（功率放大器）

　　在日常生活中，可能會遇到很難測量的物理量，例如施加在金屬上的機械應力、溫度、壓力水平等……對于所有這些應用，需要一種能夠以我們熟悉的單位和校準來測量這些未知量的設備，而比較常用的設備是換能器。

　　換能器是一種電氣設備，可以將任何類型的物理量以成比例的電量形式轉換為電壓或電流。按照使用材電磁特性來劃分，換能器主要有磁致伸縮和壓電晶體兩大類。在本文中，小編簡單介紹下壓電換能器的相關知識。

　　基本概念

　　壓電換能器是一種電換能器，它可以將任何形式的物理量轉換成電信號，以便用于測量。簡單來說，利用壓電材料的特性將物理量轉換為電信號的電換能器稱為壓電換能器。

　　壓電材料表現出壓電特性，根據該特性，在施加任何類型的機械應力或應變時，都會產生與所施加應力成比例的電壓?？梢允褂秒妷簻y量儀器測量產生的電壓，以計算施加到材料上的應力或應變值。

　　壓電材料的類型

　　一些類型的壓電材料是：

　　天然存在的：石英、羅謝爾鹽、黃玉、電氣石族礦物質，以及一些有機物質，如絲綢、木材、牙釉質、骨頭、頭發、橡膠、牙本質。

　　人工制造的：聚偏二氟乙烯、PVDF或PVF2、鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈮酸鉀、鈮酸鋰、鉭酸鋰等無鉛壓電陶瓷。

　　當然，并非所有的壓電材料都可用于壓電換能器，用作換能器的壓電材料必須滿足某些要求。例如，用于測量目的的材料應具有頻率穩定性、高輸出值和濕度條件不敏感，并且可以提供各種形狀，或者應該靈活地制造成各種形狀而不影響其性能。

　　不幸的是，沒有一種壓電材料具有所有這些特性。石英是一種高度穩定的晶體，天然存在，但輸出量小，可以用石英測量緩慢變化的參數。羅謝爾鹽的輸出值最高，但它對環境條件很敏感，不能在115°F（46°C）以上溫度運行。

　　工作原理

　　壓電換能器利用壓電原理工作。壓電材料（通常是石英）的表面涂有一層薄薄的導電材料，例如銀。當施加應力時，材料中的離子會移向其中一個導電表面，同時遠離另一個導電表面，這導致電荷的產生,此電荷用于校準應力。產生的電荷的極性取決于施加應力的方向。應力可以以壓縮應力和拉伸應力兩種形式施加。

　　主要應用

　　由于壓電材料無法測量靜態值，因此壓電換能器主要用于測量表面粗糙度、加速度計和振動拾音器。

　　它們在地震儀中用于測量火箭的振動。

　　在應變儀中測量力、應力、振動等。

　　汽車行業使用它來測量發動機的爆震。

　　這些用于醫療應用中的超聲成像。

　　圖：ATA-309B功率放大器指標參數

　　在電子實驗中，驅動壓電換能器的時候常常會用到功率放大器，能夠將信號放大到需要的大電壓。如果對于壓電換能器如何選擇功率放大器還不清楚，歡迎隨時咨詢安泰電子。