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 实际应用时，负载对共振频率的影响很小，按换能器空载进行计算。换能器的基本结构图a，以及共振时的位移振幅分布图b，它的长度等于半个波长，所以也叫半波振子。我们假定横向尺寸小于1/4波长，换能器作纵向振动。图b中对应于S点的平面内，各质点的位移振幅为0，这个面叫做节面。我们的经验是先确定节面位置，然后计算盖板长度。节面可以设计在不同的位置，可在后盖板中、压电陶瓷堆中，或前盖板中。通常取的位置有：后盖板与陶瓷堆交界面、陶瓷堆中央、陶瓷堆与前盖板的交界面以及在前盖板某一位置。换能器的形状成圆柱形或喇叭形。 最常用的换能器之一 28KHz结构图： 双频超声波研究之三关于夹心式压电换能器 超声波清洗机中常采用半波长压电换能器，其工作频率在18~50kHz之间，对于这样的频率，采用一单片压电陶瓷来制造换能器，则其厚度为40~100mm。要制造这样厚的压电陶瓷片，在工艺上比较难实现。即使制造出来，由于Q值不高，本身消耗的能量太大，其效率也是相当过低，没有实用价值。另外，在谐振的状态时，由单一压电陶瓷片组成的换能器振幅也很小。因此在材料的使用上，设计在换能器两端部分采用膨胀系数较小的，有较高Q值的非压电材料来替代，这样制造出来的换能器，其性能比原来只用单一陶瓷材料组成的换能器要提高很多，这种换能器称为夹心式压电换能器。 夹心式超声换能器主要由中央压电陶瓷片，前后金属盖板预应力螺栓、金属电极片以及预应力螺栓绝缘套管等组成。换能器中央部分的陶瓷晶堆由若干片压电陶瓷圆环组成，压电陶瓷晶堆中各晶片之间采用机械串联而电路并联的方式连接，相邻两片晶片的极化方向相反，使得各个晶片的纵向振动能够同向叠加，以保证压电陶瓷晶堆能协调一致的振动，晶片的数目一般是偶数，以便换能器的前后盖板能与同一极性的电极相连，否则换能器的前后盖板与晶平之间要加一绝缘片，通常为了安全，换能器的前后盖板都与电极的负极相连，其结构如图： 1. 后盖板，一般是用铝合金做成； 2. 压电陶瓷极片，大多用锆钛酸铅材料； 3. 铜片极片； 4. 铝辐射椎体，做成锥体是为提高辐射效率，由大锥体面辐射超声波（也可做成圆柱形）； 5. 螺杆，用高强度的螺栓钢制成，要求抗张强度在80Kg/mm²以上。螺纹采用圆弧式。 夹心式压电陶瓷换能器的设计方法 根据应用对象及所使用的功率大小所用晶片的直径和片数，前后金属盖板的形状，然后根据谐振条件，算出前后盖板的长度，以满足某一要求的频率  谐振频率设定为28KHz，压电陶瓷片选用PZT(锆钛酸铅)陶瓷，它是PbTiO3和PbZrO3固容体为基的组成物，其居里点在300~400℃范围，在较大的温度范围内性能都比较稳定，作为换能材料，其压电效应是显著的。考虑用非对称结构，节面设计在前盖板和压电陶瓷片的接触面，后盖板与两压电陶瓷片及电极片构成四分之一波长段，前盖板构成四分之一波上段。
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