6.3 压电陶瓷压电陶瓷本章主要内容：本章主要内容：1 相关概念相关概念〔〔1〕极化；〔〕极化；〔2〕压电效应；〔〕压电效应；〔3〕压电陶瓷〕压电陶瓷2 压电陶瓷的性能参数压电陶瓷的性能参数〔〔1〕弹性常数；〔〕弹性常数；〔2〕机械质量要素；〕机械质量要素；〔〔3〕压电性、压电常数与压电方程；〔〕压电性、压电常数与压电方程；〔4〕机电耦〕机电耦合系数3 压电陶瓷的消费工艺〔以压电陶瓷的消费工艺〔以PZT陶瓷为例〕陶瓷为例〕4 压电陶瓷的运用压电陶瓷的运用5 压电超声换能器的运用与开展压电超声换能器的运用与开展 1 相关概念相关概念 〔〔1〕极化：是指电介质陶瓷中的分子正负电荷挪〕极化：是指电介质陶瓷中的分子正负电荷挪动，呵斥正负电荷中心不重合，在电介质陶瓷动，呵斥正负电荷中心不重合，在电介质陶瓷内部构成偶极矩内部构成偶极矩 〔〔2〕压电效应：在没有对称中心的晶体上施加一〕压电效应：在没有对称中心的晶体上施加一个机械力〔压力、张力或切向力〕时，那么发个机械力〔压力、张力或切向力〕时，那么发生与应力成比例的介质极化，在晶体外表的两生与应力成比例的介质极化，在晶体外表的两电极上会出现等量的正、负电荷，电荷多少与电极上会出现等量的正、负电荷，电荷多少与力的大小成正比，当机械力撤去后，电荷会消力的大小成正比，当机械力撤去后，电荷会消逝，这种景象称为正压电效应。
当在晶体上施逝，这种景象称为正压电效应当在晶体上施加一个外电场引起极化时，晶领会发生形变，加一个外电场引起极化时，晶领会发生形变，且形变大小与电场成正比，假设撤除电场，那且形变大小与电场成正比，假设撤除电场，那么晶体又恢复原状，这一景象称为逆压电效应么晶体又恢复原状，这一景象称为逆压电效应正、逆效应统称为压电效应正、逆效应统称为压电效应 〔〔3〕压电陶瓷：经过人工极化处置具有压电效应的陶〕压电陶瓷：经过人工极化处置具有压电效应的陶瓷制品 人工极化：是指在压电陶瓷上施加直流强电场进展极人工极化：是指在压电陶瓷上施加直流强电场进展极化，使陶瓷的各个晶粒内的自发极化方向将平均地取化，使陶瓷的各个晶粒内的自发极化方向将平均地取向于电场方向，使之具有近似于单晶的极性，并呈现向于电场方向，使之具有近似于单晶的极性，并呈现出明显的压电效应出明显的压电效应 2 压电陶瓷的性能参数压电陶瓷的性能参数〔〔1〕弹性常数〕弹性常数(elastic coefficient)弹性常数是反映资料在弹性形变范围内应力与弹性常数是反映资料在弹性形变范围内应力与应变关系的物理量应变关系的物理量它服从胡克定律：它服从胡克定律：“在弹性限制范围内，应力在弹性限制范围内，应力与应变成正比。
〞设应力为与应变成正比〞设应力为T，加于截面积，加于截面积为为A的压电陶瓷上〔单位：的压电陶瓷上〔单位：N/m2〕，其所产〕，其所产生的应变为生的应变为S〔无量纲〕，那么根据胡克定〔无量纲〕，那么根据胡克定律，应力与应变之间有如下关系：律，应力与应变之间有如下关系：S=sT T=cS 式中式中s为弹性顺度常数，单位为为弹性顺度常数，单位为m2 / N ；；c为为弹性劲度常数，单位为弹性劲度常数，单位为N/m2 〔〔2〕机械质量要素〕机械质量要素(mechanical quality factor) 它表示在振动转换时，资料内部能量耗费的程度机械它表示在振动转换时，资料内部能量耗费的程度机械质量要素越大，能量的损耗越小质量要素越大，能量的损耗越小〔〔3〕压电性、压电常数与压电方程〕压电性、压电常数与压电方程压电陶瓷具有压电性，即施加应力时能产生额外的电荷，压电陶瓷具有压电性，即施加应力时能产生额外的电荷，其所产生的电荷与施加的应力成比例其所产生的电荷与施加的应力成比例压电陶瓷的压电常数有压电应变常数、压电电压常数、压压电陶瓷的压电常数有压电应变常数、压电电压常数、压电应力常数以及压电劲度常数等。
电应力常数以及压电劲度常数等反映压电陶瓷的弹性变量〔即应力、应变〕和电学变量反映压电陶瓷的弹性变量〔即应力、应变〕和电学变量 (即电场、电位移即电场、电位移)之间的关系的方程式，称为压电方程之间的关系的方程式，称为压电方程 〔〔4〕机电耦合系数〕机电耦合系数(electromechanical coupling factor)机电耦合系数机电耦合系数K是综合反映压电资料性能的参数，它表是综合反映压电资料性能的参数，它表示压电资料的机械能与电能的耦合效应示压电资料的机械能与电能的耦合效应机电耦合系数可定义为：机电耦合系数可定义为： 电能转变为机械能电能转变为机械能 机机械能转变为电能械能转变为电能 K2 = ------------------------- K2 = ---------------------------- 输入电能输入电能 输输入机械能入机械能 3 压电陶瓷的消费工艺〔以压电陶瓷的消费工艺〔以PZT陶瓷为例〕陶瓷为例〕典型压电陶瓷：钛酸钡、钛锆酸铅、钛酸铅典型压电陶瓷：钛酸钡、钛锆酸铅、钛酸铅下面以下面以PZT(PbZrO3-PbTiO3)陶瓷为例引见压陶瓷为例引见压电陶瓷的必要工序及制造方法。
电陶瓷的必要工序及制造方法压电陶瓷消费的主要工艺流程：压电陶瓷消费的主要工艺流程： 配料配料→球磨球磨→过滤、枯燥过滤、枯燥→预烧预烧→二次球磨二次球磨→过滤、枯燥过滤、枯燥→过筛过筛→成型成型→排塑排塑→烧结烧结→精修精修→上电极上电极→烧银烧银→极化极化→测试 〔〔1〕〕 原料处置原料处置原原料料的的纯纯度度是是制制备备优优良良压压电电陶陶瓷瓷的的首首要要条条件件通通常常来来说说，， 希希望望原原料料的的纯纯度度要要高高一一些些，，特特别别是是用用量量比比较较大大的的原原料料，，如如 Pb3O4〔〔或或PbO〕〕、、ZrO2和和TiO2等等，， 假假设设纯纯度度低低，，引引入入杂杂质质总总量量就就很很大大，，所所以以纯纯度度要要高高些些小小剂剂量量的的原原料料那么纯度要求相对低些那么纯度要求相对低些以以上上原原料料经经水水洗洗去去除除一一些些水水溶溶杂杂质质后后烘烘干干，，然然后后进进展展煅煅烧烧粉碎，通常希望颗粒度在粉碎，通常希望颗粒度在2um以下 〔〔2〕预烧〕预烧经过煅烧粉碎的原料混合配料后要进展预烧，其目的是经过煅烧粉碎的原料混合配料后要进展预烧，其目的是为了使化学反响充分进展。
为了使化学反响充分进展实验阐明，假设预烧温度恰当，烧结温度可以在很宽的实验阐明，假设预烧温度恰当，烧结温度可以在很宽的范围内动摇，对致密度无显著影响，预烧温度假设偏范围内动摇，对致密度无显著影响，预烧温度假设偏低，烧成温度无论如何提高〔或延伸保温时间〕，也低，烧成温度无论如何提高〔或延伸保温时间〕，也不能得到很高的致密度此外，预烧温度和保温时间不能得到很高的致密度此外，预烧温度和保温时间比较起来，预烧温度所起作用更为重要比较起来，预烧温度所起作用更为重要预烧过程普通需经过四个阶段：线性膨胀〔室温预烧过程普通需经过四个阶段：线性膨胀〔室温~400℃℃ 〕、固相反响〔〕、固相反响〔400~750℃℃ 〕、收缩〔〕、收缩〔750~850℃℃ 〕〕和晶粒生长〔和晶粒生长〔800~900℃℃ 以上〕 〔〔3〕成型和排塑〕成型和排塑简单外形的制品经过模压法成型，不均匀截面的条形制简单外形的制品经过模压法成型，不均匀截面的条形制品可以经过挤压法成型，薄板用流延法和轧膜法成型，品可以经过挤压法成型，薄板用流延法和轧膜法成型，大的圆环和更复杂的外形用注浆法成型大的圆环和更复杂的外形用注浆法成型成型之前需参与粘合剂〔常用的粘合剂的配制质量比为：成型之前需参与粘合剂〔常用的粘合剂的配制质量比为：聚乙烯醇聚乙烯醇15%，甘油，甘油7%，酒精，酒精3%，蒸馏水，蒸馏水75%；在；在90℃℃下搅拌溶化〕。
下搅拌溶化〕成型后生坯中的粘合剂、水分等加温排去，称为排塑或成型后生坯中的粘合剂、水分等加温排去，称为排塑或排胶通常排塑温度排胶通常排塑温度800~850℃℃，保温时间，保温时间1小时左右小时左右 〔〔4〕烧结〕烧结烧结温度范围主要是由化学组成决议的低于烧结范围，烧结温度范围主要是由化学组成决议的低于烧结范围，制品的气孔率高、致密度低，压电性能也就差假设制品的气孔率高、致密度低，压电性能也就差假设超越烧结范围的上限，那么由于出现过多液相，会发超越烧结范围的上限，那么由于出现过多液相，会发生粘连，或严重失铅，也会导致性能下降此外，烧生粘连，或严重失铅，也会导致性能下降此外，烧结温度过高会使晶粒过大，机械强度变差结温度过高会使晶粒过大，机械强度变差烧结过程中烧结过程中PbO的挥发对产质量量影响很大由于的挥发对产质量量影响很大由于PbO挥发，破坏了配方的化学组成，工艺上为了防止挥发，破坏了配方的化学组成，工艺上为了防止PbO挥发，通常采用密封法、埋入法、加气氛片法等措施挥发，通常采用密封法、埋入法、加气氛片法等措施加以处理加以处理 〔〔5〕上电极〕上电极 烧成的陶瓷经精修、清洁后，就可以被覆上电极。
烧成的陶瓷经精修、清洁后，就可以被覆上电极普通来说是将含银涂料〔银浆〕涂于制品外表，普通来说是将含银涂料〔银浆〕涂于制品外表，并在并在600~800℃℃下烧结，使银浆中的氧化银复原下烧结，使银浆中的氧化银复原为银，并烧渗到陶瓷外表，构成结实结合层对为银，并烧渗到陶瓷外表，构成结实结合层对于薄片，可以经过溅射或蒸发镀上一层镍铬或金于薄片，可以经过溅射或蒸发镀上一层镍铬或金作为电极被上电极的产品便可进展人工极化处作为电极被上电极的产品便可进展人工极化处置 〔〔6〕极化〕极化压电陶瓷烧结后还需极化处置这是由于刚烧结好的压电陶瓷烧结后还需极化处置这是由于刚烧结好的压电陶瓷电畴无规那么取向，故整体不呈压电性，压电陶瓷电畴无规那么取向，故整体不呈压电性，只需经过极化处置使电畴沿一特定方向极化后才显只需经过极化处置使电畴沿一特定方向极化后才显出压电性出压电性提高极化电场，极化温度以及延伸极化时间有利于极提高极化电场，极化温度以及延伸极化时间有利于极化的充分进展化的充分进展 4 压电陶瓷的运用压电陶瓷的运用压电陶瓷的压电性是居里兄弟于压电陶瓷的压电性是居里兄弟于1880年在单晶体年在单晶体上发现的上发现的。
1940年以前，只需单晶体压电资料，由于存在多年以前，只需单晶体压电资料，由于存在多种缺陷〔如易溶于水〕，未能得到广泛运用种缺陷〔如易溶于水〕，未能得到广泛运用第一批商业性压电陶瓷器件是美国人在第一批商业性压电陶瓷器件是美国人在1947年用年用陶瓷制造的陶瓷制造的BaTiO3留声机拾音器，但留声机拾音器，但BaTiO3存在压电性弱和压电性随温度变化大存在压电性弱和压电性随温度变化大的缺陷 v1954年美国年美国B.贾菲等人发现了贾菲等人发现了PbZrO3-PbTiO3 〔〔PZT〕固溶体系统，它使在〕固溶体系统，它使在BaTiO3时代不能制造的器时代不能制造的器件成为能够件成为能够v70年代，人们又研制出年代，人们又研制出PLZT透明压电陶瓷，使压电陶透明压电陶瓷，使压电陶瓷的运用扩展到光学领域瓷的运用扩展到光学领域v目前，压电陶瓷的运用已日益广泛，大致可分为压电目前，压电陶瓷的运用已日益广泛，大致可分为压电振子和压电换能器两个方面前者主要是利用振子本振子和压电换能器两个方面前者主要是利用振子本身的谐振特性，要求压电、介电、弹性等性能稳定，身的谐振特性，要求压电、介电、弹性等性能稳定，机械质量因数高。
后者主要是将一种能量方式转成另机械质量因数高后者主要是将一种能量方式转成另一种能量方式，要求机电耦合系数和质量因数高一种能量方式，要求机电耦合系数和质量因数高 压电陶瓷的运用领域压电陶瓷的运用领域应用领域应用领域举举 例例 电电 源源雷达，电视显像管，高压电源，点火装置雷达，电视显像管，高压电源，点火装置信号转换信号转换振荡器，音叉，送话器，蜂鸣器，超声换能器振荡器，音叉，送话器，蜂鸣器，超声换能器发射接收发射接收超声探测，声纳，水下导航，无损检测，医疗超声探测，声纳，水下导航，无损检测，医疗信号处理信号处理滤波器，放大器，振荡器，混频器滤波器，放大器，振荡器，混频器传感计测传感计测加速度计，压力计，角速度计，红外探测器加速度计，压力计，角速度计，红外探测器存贮显示存贮显示电光、声光调制器，光存贮器，声光显示器电光、声光调制器，光存贮器，声光显示器其其 它它非线性元件，压电继电器等非线性元件，压电继电器等 压电陶瓷运用〔一〕压电陶瓷运用〔一〕 压电陶瓷运用〔二〕压电陶瓷运用〔二〕 5 压电超声换能器的运用与开展压电超声换能器的运用与开展5.1 引言引言超声换能器是实现声能与电能相互转换的部件。
超声换能器是实现声能与电能相互转换的部件最早的超声换能器是最早的超声换能器是P.郎之万郎之万(P. Langevin)在在1917年为水下探测设计的夹心式换能器这年为水下探测设计的夹心式换能器这个换能器是以石英晶体为压电资料，用两块个换能器是以石英晶体为压电资料，用两块钢板在两侧夹紧而成的钢板在两侧夹紧而成的1933年以后出现的叠片型磁致伸缩换能器，强年以后出现的叠片型磁致伸缩换能器，强度高、稳定性好、功率容量大，迅速取代了度高、稳定性好、功率容量大，迅速取代了当时的郎之万换能器当时的郎之万换能器到了到了50年代，由于电致伸缩资料、钛酸钡铁电年代，由于电致伸缩资料、钛酸钡铁电陶瓷、锆钛酸铅压电陶瓷的研制胜利，使郎陶瓷、锆钛酸铅压电陶瓷的研制胜利，使郎之万型超声换能器再度兴起之万型超声换能器再度兴起 v目前压电超声的运用范围很广，且对超声丈量精目前压电超声的运用范围很广，且对超声丈量精度、丈量范围、超声功率以及器件的微小化程度度、丈量范围、超声功率以及器件的微小化程度的要求越来越高超声换能器历来是各种超声运的要求越来越高超声换能器历来是各种超声运用的关键部件，国内外均大力研讨，近年来获得用的关键部件，国内外均大力研讨，近年来获得了很多成就。
了很多成就v本节将引见压电超声换能器的种类、运用和开展本节将引见压电超声换能器的种类、运用和开展 5.2 压电超声换能器的种类压电超声换能器的种类 压电超声换能器的种类很多：压电超声换能器的种类很多：按组成超声换能器的压电元件外形分为薄板形、圆片形、按组成超声换能器的压电元件外形分为薄板形、圆片形、圆环形、圆管形、圆棒形、薄壳球形、压电薄膜等；圆环形、圆管形、圆棒形、薄壳球形、压电薄膜等；按振动方式分为伸缩振动、弯曲振动、改动振动等；按振动方式分为伸缩振动、弯曲振动、改动振动等；按伸缩振动的方向分为厚度、切向、纵向、径向等；按伸缩振动的方向分为厚度、切向、纵向、径向等；按压电转换方式分为发射型按压电转换方式分为发射型(电电-声转换声转换)、接纳型、接纳型(声声-电转电转换换)、发射、发射-接纳复合型等接纳复合型等 5.3 压电换能器的运用压电换能器的运用 压电换能器的运用非常广泛，它按运用的行业分为压电换能器的运用非常广泛，它按运用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等；按工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等；按实现的功能分为超声加工、超声清洗、超声探测、实现的功能分为超声加工、超声清洗、超声探测、检测、监测、遥测、遥控等；按任务环境分为液体、检测、监测、遥测、遥控等；按任务环境分为液体、固体、气体、生物体等；按性质分为功率超声、检固体、气体、生物体等；按性质分为功率超声、检测超声、超声成像等。
测超声、超声成像等 〔〔1〕压电陶瓷变压器〕压电陶瓷变压器压压电电变变压压器器是是利利用用极极化化后后压压电电体体的的压压电电效效应应来来实实现现电电压压输输出出的的其其输输入入部部分分用用正正弦弦电电压压信信号号驱驱动动，，经经过过逆逆压压电电效效应应使使其其产产生生振振动动，，振振动动波波经经过过输输入入和和输输出出部部分分的的机机械械藕藕合合到到输输出出部部分分，，输输出出部部分分再再经经过过正正压压电电效效应应产产生生电电荷荷，，实实现现压压电电体体的的电电能能-机机械械能能-电电能能的的两两次次变变换换，，在在压压电电变变压器的谐振频率下获得最高输出电压压器的谐振频率下获得最高输出电压与与电电磁磁变变压压器器相相比比，，这这具具有有体体积积小小，，质质量量轻轻，，功功率率密密度度高高，，效效率率高高，，耐耐击击穿穿，，耐耐高高温温，，不不怕怕熄熄灭灭，，无无电电磁磁干干扰扰和和电电磁磁噪噪声声，，且且构构造造简简单单、、便便于于制制造造、、易易批批量量消消费费，，在在某某些些领领域域成成为为电电磁磁变变压压器器的的理理想想替替代代元元件件等等优优点点此此类类变变压压器用于开关转换器、笔记本电脑、氖灯驱动器等。
器用于开关转换器、笔记本电脑、氖灯驱动器等 〔〔2〕超声马达〕超声马达 超超声声马马达达是是把把定定子子作作为为换换能能器器，，利利用用压压电电晶晶体体的的逆逆压压电电效效应应让让马马达达定定子子处处于于超超声声频频率率的的振振动动，，然然后后靠靠定定子子和和转转子子间间的的摩摩擦擦力力来来传传送送能能量量，，带带动动转转子子转动超超声声马马达达体体积积小小，，力力矩矩大大，，分分辨辨率率高高，，构构造造简简单单，，直直接接驱驱动动，，无无制制动动机机构构，，无无轴轴承承机机构构，，这这些些优优点点有有益益于于安安装装的的小小型型化化它它们们广广泛泛运运用用于于光光学学仪仪器器、、激激光光、、半半导导体体微微电电子子工工艺艺、、精精细细机机械械与与仪仪器器、、机机器人、医学与生物工程领域器人、医学与生物工程领域 (3)超声波清洗超声波清洗 超超声声清清洗洗的的机机理理是是利利用用超超声声波波在在清清洗洗液液中中传传播播时时的的空空化化、、辐辐射射压压、、声声流流等等物物理理效效应应，，对对清清洗洗件件上上的的污污物物产产生生的的机机械械起起剥剥落落作作用用，，同同时时能能促促进进清清洗洗液液与与污污物物发发生生化化学学反反响响，，到达清洗物件的目的。
到达清洗物件的目的清清洗洗所所用用的的频频率率根根据据清清洗洗物物的的大大小小和和目目的的可可选选用用10~500 kHz，，普普通通多多为为20~50kHz随随着着频频率率的的添添加加，，可可采采用用郎之万振子、纵向振子、厚度振子等郎之万振子、纵向振子、厚度振子等超超声声清清洗洗在在各各种种工工业业、、农农业业、、家家用用设设备备、、电电子子、、汽汽车车、、橡橡胶胶、、印印刷刷、、飞飞机机、、食食品品、、医医院院和和医医学学研研讨讨等等行行业业得得到到了了越来越广泛的运用越来越广泛的运用 (4)超声焊接超声焊接超超声声焊焊接接有有超超声声金金属属焊焊接接和和超超声声塑塑料料焊焊接接两两大大类类其其中中超超声声塑塑料料焊焊接接技技术术已已获获得得较较为为普普遍遍的的运运用用它它是是利利用用换换能能器器产产生生的的超超声声振振动动，，经经过过上上焊焊件件把把超超声声振振动动能能量量传传送送到到焊焊区区由由于于焊焊区区即即两两焊焊件件交交界界处处声声阻阻大大，，所所以以会会产产生生部部分分高高温温使使塑塑料料熔熔化化，，在在接接触触压压力力的的作作用用下下完完成焊接任务成焊接任务超超声声塑塑料料焊焊接接可可方方便便焊焊接接其其他他焊焊接接法法无无法法焊焊接接的的部部位位，，另另外外，，还还节节约约了了塑塑料料制制品品昂昂贵贵的的模模具具费费，，缩缩短短了了加加工工时间，提高了消费效率，有经济、快速和可靠等特点。
时间，提高了消费效率，有经济、快速和可靠等特点 (5)超声加工超声加工 把把微微细细磨磨料料随随超超声声加加工工工工具具一一同同以以一一定定静静压压力力加加在在工工件件上上，，就就能能加加工工出出与与工工具具一一样样的的外外形形超超声声工工具具使使工工件件外外表表的的磨磨料料以以相相当当大大的的冲冲击击力力延延续续冲冲击击，，破破坏坏超超声声辐辐射射部部位位，，使使资资料料破破碎碎而而到到达达去去除除资资料料的目的超超声声加加工工主主要要运运用用于于宝宝石石、、玉玉器器、、大大理理石石、、玛玛瑙瑙、、硬硬质质合合金金等等脆脆硬硬资资料料的的加加工工以以及及异异型型孔孔和和细细深深孔孔的的加加工工此此外外，，在在普普通通切切削削工工具具上上加加超超声声波波振振动动时，也可起到提高精度和效率的作用时，也可起到提高精度和效率的作用 〔〔6〕超声减肥〕超声减肥利利用用超超声声波波的的空空化化效效应应和和微微机机械械振振动动，，将将人人体体表表皮皮下下多多余余的的脂脂肪肪细细胞胞破破碎碎、、乳乳化化后后排排出出体体外外，，到到达达减减肥肥、、塑塑形形的的目目的的这这是是国国际际上上90年年代代开开展展起起来来的的一一项项新新技技术术。
意意大大利利的的Zocchi初初次次将将超超声声去去脂脂用用于于临临床床，，并并获获得得胜胜利利，，为为整整形形、、美美容容开开创创了了先先河河近近10年年来来超超声声去去脂脂技技术术在在国内外得以迅速开展国内外得以迅速开展〔〔7〕超声育种〕超声育种对对植植物物种种子子进进展展适适当当频频率率和和强强度度的的超超声声波波照照射射，，可可提提高高种种子子的的发发芽芽率率，，降降低低霉霉烂烂率率，，促促进进种种子子的的生生长长，，提提高高植植物物生生长长速速度度据据资资料料引引见见，，超超声声波波可可使使某某些些植植物物种种子子生生长长速度提高速度提高2~3倍 〔〔8〕电子血压计〕电子血压计利利用用压压电电换换能能器器接接纳纳血血管管的的压压力力，，当当气气囊囊加加压压紧紧压压血血管管时时，，因因外外加加压压力力高高于于血血管管舒舒张张压压力力，，压压电电换换能能器器感感受受不不到到血血管管的的压压力力；；而而当当气气囊囊逐逐渐渐泄泄气气，，压压电电换换能能器器对对血血管管的的压压力力随随之之减减小小到到某某一一数数值值时时，，二二者者的的压压力力到到达达平平衡衡，，此此时时压压电电换换能能器器就就能能感感遭遭到到血血管管的的压压力力，，该该压压力力即即为为心心脏脏的的收收缩缩压压，，经经过过放放大大器器发发出出指指示示信信号号，，给给出出血血压压值值。
电电子子血血压压计计由由于于取消了听诊器，可减轻医务人员的劳动强度取消了听诊器，可减轻医务人员的劳动强度 〔〔9〕遥测遥控〕遥测遥控在在有有毒毒、、放放射射性性等等恶恶劣劣环环境境中中，，人人们们不不能能接接近近任任务务，，需需求求远远地地控控制制；；电电视视机机，，电电风风扇扇以以及及电电灯灯等等电电器器开开关关需需求求遥遥控控，，都都可可装装上上压压电电超超声声换换能能器器，，经经过过远远地地发发射射超超声声波波由由装装在在需需求求控控制制系系统统上上的的接接纳纳换换能能器器所所接接纳纳，，把把声声信信号号转转变变成成电电信信号使开关动作号使开关动作 (10)交通监测交通监测现现代代交交通通，，自自动动监监测测车车辆辆的的通通行行和和计计数数以以便便掌掌握握车车辆辆的的运运转转情况是非常必要的情况是非常必要的如如交交通通监监理理站站安安装装一一个个收收发发兼兼用用的的超超声声换换能能器器及及其其附附属属设设备备，，当当车车辆辆经经过过时时就就有有一一个个声声脉脉冲冲前前往往，，经经过过计计数数累累计计可可得得到到日行车辆的数量日行车辆的数量给给汽汽车车尾尾部部装装一一个个收收发发两两用用的的换换能能器器，，可可防防止止倒倒车车相相撞撞事事故故发发生生。
在在公公路路上上安安装装接接纳纳型型压压电电超超声声换换能能器器还还可可以以监监测测噪噪声指数 (11)测距测距超超声声测测距距安安装装又又叫叫声声尺尺它它是是经经过过收收发发两两用用的的换换能能器器，，丈丈量量脉脉冲冲时时间间间间隔隔目目前前的的声声尺尺可可测测10m以以内内的的间间隔隔，，精精度度可可达千分之几达千分之几 (12)检漏及气体流量检测检漏及气体流量检测对对于于压压力力系系统统，，在在走走漏漏处处，，由由于于压压力力容容器器的的内内外外压压差差呵呵斥斥射射流流噪噪声声这这种种噪噪声声频频谱谱极极宽宽对对于于非非压压力力系系统统，，可可在在密密闭闭系系统统内内安安放放一一个个超超声声源源，，然然后后从从密密闭闭系系统统外外部部接接纳纳普普通通未未走走漏漏时时测测到到的的信信号号幅幅度极小或没有，在走漏处信号幅度有忽然增大的趋势度极小或没有，在走漏处信号幅度有忽然增大的趋势气气体体流流量量检检测测也也是是化化工工中中的的重重要要手手段段之之一一流流量量检检测测目目前前有有多多种种方方法，如浮子流量计等但超声法主要优点是不妨碍流体的流动法，如浮子流量计等但超声法主要优点是不妨碍流体的流动。
(13)机器人成像信息采集机器人成像信息采集智智能能机机器器人人要要实实如如今今空空间间自自在在行行走走、、识识别别物物体体等等功功能能，，不不仅仅要要用用超超声声换换能能器器测测距距导导盲盲，，而而且且要要成成像像辨辨识识所所以以，，需需求求小小型型的的超超声声换换能能器器阵阵，，以以实实现现多多种种功功能能，，这这方方面面将将成成为为一一项项重重要要的的研研讨讨课课题题，，吸引着众多的科学家为之斗争吸引着众多的科学家为之斗争 5.5 压电超声换能器的最新开展压电超声换能器的最新开展当当前前开开展展方方向向为为大大功功率率、、低低压压驱驱动动、、高高频频、、薄薄膜膜化化、、微微型型化化、、集成化〔〔1〕大功率换能器〕大功率换能器 在在许许多多场场所所需需求求大大功功率率的的换换能能器器在在大大功功率率换换能能器器领领域域，，铌铌镁镁酸酸铅铅(PMN)陶陶瓷瓷是是有有开开展展出出路路的的资资料料PMN的的优优点点是是在在中中度度的的电电场场中中就就可可以以产产生生大大的的应应变变，，迟迟滞滞小小但但电电致致伸伸缩缩效效应应是是非非线线性性的的，，相相应应的的物物理理常常数数取取决决于于温温度度和和频频率率，，且且需需直直流偏压，这就需求研讨如何处置这些问题。
流偏压，这就需求研讨如何处置这些问题 在在工工业业液液体体处处置置中中运运用用的的高高强强度度超超声声波波需需特特殊殊的的大大功功率率换换能能器器，，在在功功率率容容量量、、效效率率、、辐辐射射面面积积和和指指向向性性方方面面都都有有要要求求大功率换能器有望在矿藏勘探和钻井上得到运用大功率换能器有望在矿藏勘探和钻井上得到运用 〔〔2〕低压驱动换能器〕低压驱动换能器许许多多谐谐振振超超声声安安装装如如超超声声马马达达和和大大功功率率换换能能器器需需产产生生大大的的振振幅幅锆锆钛钛酸酸铅铅(PZT)是是广广泛泛运运用用的的电电声声转转化化资资料料在在20 kHz时时，，PZT在在400kV/m的的电电场场中中，，在在共共振振条条件件下下产产生生的的振振幅幅要到达微米级，需要到达微米级，需2000V的电压，的电压，5mm厚的压电陶瓷环厚的压电陶瓷环在在某某些些情情况况下下(航航空空航航天天，，便便携携式式安安装装)，，运运用用高高压压是是一一种种缺缺陷陷此此时时，，大大振振幅幅的的超超声声频频率率必必需需用用低低压压驱驱动动减减小小多多层层陶陶瓷瓷的的电电极极间间的的间间隔隔可可处处理理这这个个问问题题。
由由于于当当场场强强一一定定时时，，极间距越小，所需电压也越小极间距越小，所需电压也越小 〔〔3〕高频换能器〕高频换能器频频率率大大于于15~20MHz的的B超超在在医医疗疗上上的的运运用用已已有有十十几几年年了了，，高高频频超超声声运运用用范范围围的的添添加加促促进进了了一一些些领领域域的的迅迅速速开开展展目目前前曾经制成高达曾经制成高达100MHz以上的高频压电陶瓷振子以上的高频压电陶瓷振子 高高频频压压电电陶陶瓷瓷器器件件以以其其体体积积小小、、质质量量轻轻、、能能耗耗低低、、无无需需调调整整等等优优点点被被广广泛泛用用于于电电视视机机、、录录相相机机、、自自动动化化电电子子安安装装、、通通讯讯设设备备、、复复印印机机、、计计算算机机、、语语音音合合成成器器和和遥遥控控器器等等电电子子整整机机中中随随着着电电子子技技术术的的开开展展，，需需求求越越来来越越大大国国内内仅仅电电视视机机、、遥遥控控器器、、音音响响、、计计算算机机等等电电子子设设备备年年运运用用量量约约10亿亿只只，，而而国国内内仅仅有有极极少少数数几几家家消消费费13MHz以以下下器器件件，，产产量量约约3亿亿只只，，供供需需矛矛盾盾突突出出，，尤尤其其是是13MHz以以上上的的器器件件基基木木上上依依托托进口，市场缺口非常大。
进口，市场缺口非常大随随着着压压电电陶陶瓷瓷元元器器件件制制造造工工艺艺技技术术的的改改良良，，谐谐振振频频率率及及特特性性的的不不断断提提高高，，它它将将越越来来越越广广泛泛地地取取代代石石英英晶晶体体器器件件，，其其运运用用量量将将以以每每年年5%~10%的的速速度度递递增增所所以以研研制制高高频频压压电电陶陶瓷瓷谐谐振振器器产产品品，，具具有有极极大大的的推推行行运运用用前前景景，，有有良良好好的的市市场场空间 〔〔4〕压电薄膜换能器〕压电薄膜换能器超超声声成成像像安安装装的的图图像像分分辨辨率率遭遭到到超超声声换换能能器器频频率率的的限限制制因因此此，，提提高高超超声声图图像像的的分分辨辨率率己己成成为为超超声声成成像像技技术术研研讨讨的的方方向向之之一一压压电电薄薄膜膜制制成成的的换换能能器器具具有有良良好好的的脉脉冲冲呼呼应应，，用用于于超超声声成成像像可获得高分辨率的图像可获得高分辨率的图像〔〔5〕换能器的微型化〕换能器的微型化安安装装的的微微型型化化离离不不开开动动力力元元件件的的微微型型化化，，在在动动力力微微元元件件中中，，压压电超声马达以其体积小、转速低、力矩大而遭到注重。
电超声马达以其体积小、转速低、力矩大而遭到注重压压电电超超声声换换能能器器是是压压电电微微马马达达的的中中心心部部件件微微型型压压电电超超声声马马达达的的研研讨讨起起始始于于美美国国，，1992年年麻麻省省理理工工学学院院的的Antia.M. Flynn等等人人研研制制出出薄薄膜膜式式微微型型压压电电超超声声马马达达随随后后，，日日本本T akeshi Morita等等胜胜利利地地研研制制了了PZT压压电电薄薄膜膜圆圆柱柱微微型型超超声声马马达达但但微微型型压压电电超超声声马马达达的的设设计计和和制制造造要要求求非非常常苛苛刻刻，，目目前前仍仍处处于于实验研讨阶段，离工业化还有一段间隔实验研讨阶段，离工业化还有一段间隔 〔〔6〕换能器的集成化〕换能器的集成化集集成成包包括括器器件件的的集集成成以以及及器器件件与与电电路路的的集集成成电电磁磁变变压压器器体体积积大大，，并并产产生生电电磁磁噪噪声声，，而而用用压压电电变变压压器器那那么么无无此此缺缺陷陷集成还有利于减小回路中的寄生电感和电容集成还有利于减小回路中的寄生电感和电容5.6 终了语终了语压压电电超超声声换换能能器器是是超超声声技技术术的的关关键键部部件件，，其其运运用用日日趋趋广广泛泛。
国国际际上上对对其其研研讨讨非非常常活活泼泼近近年年来来，，我我国国在在压压电电换换能能器器的的研研制制、、运运用用和和开开发发方方面面越越来来越越注注重重，，参参与与研研讨讨的的单单位位也也越越来来越越多多，，并并且且获获得得了了一一定定的的成成果果，，有有些些研研讨讨成成果果与与国国外外已已很很接接近近，，甚甚至至处处于于先先进进程程度度但但总总的的来来说说，，与与兴兴隆隆国国家家的的差差距距仍仍较较大大，，尤尤其其是是在在技技术术的的适适用用化化和和产产业业化化方方面面因因此此我我们们应应根根据据市市场场需需求求，，研研讨讨与与市市场场相相顺顺应应的的运运用用技技术术，，使使其真正成为推进消费力开展的科技动力其真正成为推进消费力开展的科技动力。