壓電晶體一般指壓電單晶體,是指按晶體空間點(diǎn)陣長(zhǎng)程有序生長(zhǎng)而成的晶體。這種晶體結(jié)構(gòu)無對(duì)稱中心,因此具有壓電性。如水晶(石英晶體)、鎵酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦以及鐵晶體管鈮酸鋰、鉭酸鋰等。
相比較而言,壓電陶瓷壓電性強(qiáng)、介電常數(shù)高、可以加工成任意形狀,但機(jī)械品質(zhì)因子較低、電損耗較大、穩(wěn)定性差,因而適合于大功率換能器和寬帶濾波器等應(yīng)用,但對(duì)高頻、高穩(wěn)定應(yīng)用不理想。石英等壓電單晶壓電性弱,介電常數(shù)很低,受切型限制存在尺寸局限,但穩(wěn)定性很高,機(jī)械品質(zhì)因子高,多用來作標(biāo)準(zhǔn)頻率控制的振子、高選擇性(多屬高頻狹帶通)的濾波器以及高頻、高溫超聲換能器等。控制部分主要對(duì)發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測(cè)距離等進(jìn)行控制。近來由于鈮鎂酸鉛Pb(Mg1/3Nb2/3)O3單晶體(Kp ≥90%, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,000)性能特異,國內(nèi)外上都開始這種材料的研究,但由于其居里點(diǎn)太低,離使用化尚有一段距離。
超聲波采油技術(shù)是利用大功率發(fā)射型超聲波換能器發(fā)出的超聲波使地層介質(zhì)作激烈機(jī)械振動(dòng),在地層中超聲波傳播時(shí)作用距離相對(duì)較遠(yuǎn),它可以破壞堵塞顆粒與儲(chǔ)層巖石之間的凝聚力,從而使傳播時(shí)作用距離相對(duì)較遠(yuǎn),近井地帶孔隙或孔隙喉道內(nèi)附著的堵塞物疏松、脫落,并隨其后的排液排出地層,起到疏通泄油通道,提高產(chǎn)量的作用。 以前的超聲波采油換能器只有大功率而耐高溫性能比較差,在100攝氏度的油井中因自身的能量消耗溫度會(huì)很高,使換能器漏電流很大,致使超聲波采油效率很低。原因是壓電陶瓷材料性能的電導(dǎo)率高所造成的。該特性能使模擬量輸出型的超聲波傳感器在一個(gè)寬溫度范圍內(nèi)獲得高達(dá)0。近保定市宏聲聲學(xué)器材廠技術(shù)人員研制出了新型壓電陶瓷材料,該材料保留了壓電陶瓷大功率的特征,同時(shí)具有高壓電常數(shù),高機(jī)電轉(zhuǎn)換效率,極低的電導(dǎo)率,用該壓電陶瓷制作的超聲波采油換能器可在150攝氏度深井中超聲驅(qū)油,解決了深井難以超聲波采油的難題。目前用該壓電陶瓷制作的超聲波采油換能器已在勝利油田采油廠采油多井次,用戶反應(yīng)良好。


由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接受器)、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成,換能器作用是將陶瓷振子的電振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射;而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成,換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),將其變換成電能量,作為傳感器接受器的輸出,從而對(duì)發(fā)送的超進(jìn)行檢測(cè).而實(shí)際使用中,用作發(fā)送傳感器的陶瓷振子也可以用作接受器傳感器社的陶瓷振子。聲納傳感器主要用于探測(cè)生物,比如用于探測(cè)水底有哪些生物,生物體形有多大等??刂撇糠种饕獙?duì)發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測(cè)距離等進(jìn)行控制。

若對(duì)發(fā)送傳感器內(nèi)諧振頻率為40KHz的壓電陶瓷片(雙晶振子)施加40KHz高頻電壓,則壓電陶瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長(zhǎng)與縮短,于是發(fā)送40KHz頻率的超聲波,其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可由控制電路調(diào)制),并傳給波接受器。接受器是利用壓力傳感器所采用的壓電效應(yīng)的原理,即在壓電元件上施加壓力,使壓電元件發(fā)生應(yīng)變,則產(chǎn)生一面為“ ”極,另一面為“-”極的40KHz正弦電壓。因該高頻電壓幅值較小,故必須進(jìn)行放大。在產(chǎn)生空氣渦流比較普遍的條件下,例如對(duì)于灼熱的金屬而言,建議不要采用超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè),因?yàn)閷?duì)失真變形的聲波的回聲進(jìn)行計(jì)算是非常困難的。 超聲波傳感器使得駕駛員可以安全地倒車,其原理是利用探測(cè)倒車路徑上或附近存在的任何障礙物,并及時(shí)發(fā)出警告。所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)可以同時(shí)提供聲光并茂的聽覺和視覺警告,其警告表示是探測(cè)到了在盲區(qū)礙物的距離和方向。這樣,在狹窄的地方不管是泊車還是開車,借助倒車障礙報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng),駕駛員心理壓力就會(huì)減少,并可以游刃有余地采取必要的動(dòng)作。