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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 无机非金属 » 陶瓷材料 » 求助：关于压电陶瓷PZT的频率
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intertiger

木虫 (正式写手)

[求助] 求助：关于压电陶瓷PZT的频率

请问：压电陶瓷PZT的 工作频率 与 串联谐振频率fs、并联谐振频率fp、以及各个频率常数N 之间 是什么关系？

压电陶瓷PZT片的工作频率 是应该避开谐振频率，还是 在谐振频率附近？ （如在谐振频率附近，那么一种压电陶瓷片岂不是只能提供一个频率？）
如何确定 压电陶瓷PZT的 工作频率范围呢？

由于需要用PZT，但很多都不懂，特来请教，非常感谢大家的回答！
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橙心橙意
1楼2012-06-12 10:24:07
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fly_feiyu

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
intertiger: 金币+10, ★★★很有帮助, 谢谢！但还有疑问向您继续请教！ 2012-06-13 08:01:31
PZT如果用于超声电机、压电马达，显然要工作在谐振频率

如果用于一般超声或者驱动，应该低于谐振频率，因为谐振频率附近发热很严重，会造成性能恶化。压电陶瓷的实际工作频率取决于工作电源，用于驱动器时不是所有的电源都能用的，有专门的电源。
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intertiger
2楼2012-06-12 23:27:41
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fly_feiyu

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
intertiger: 金币+20, ★★★很有帮助, 非常感谢! 继续请教! 2012-06-14 23:16:09
引用回帖:
3楼: Originally posted by intertiger at 2012-06-13 07:59:04
非常感谢您的再次回复！但仍有些疑问 向您请教。
我需要用PZT作为驱动器，也有专门的 任意波形发生器 作为激励信号（电源）。

我的疑问是：
1. 首先，关于 极化方向 和 振动方向，它们是可以不一致的，是吗？ ...

1 是的，压电陶瓷的振动模式有很多种，这在《铁电物理学》、《现代压电学》中都有仔细的说明。不同模式的激发与电场方向有关。是否工作在谐振频率取决于实际要求吧，一般压电驱动器（不是压电马达）的使用频率远低于谐振频率，而压电马达是工作在谐振频率的，目的就是为了利用谐振频率附近较大的形变和振动。

2 你是说将电压信号转换为应变或者力吗？频率常数确定谐振方向的尺寸，尺寸越大谐振频率越低。你想让器件的工作频率高一些，又不希望接近谐振频率，尺寸小一些为好。

我接触到的主要是叠层陶瓷驱动器，对蜂鸣器、压电马达不熟，压电陶瓷驱动器一般尺寸大的谐振频率低，主要利用33方向的振动，工作频率比谐振频率低，厂家也不推荐裸陶瓷工作在谐振频率，封装好的叠层驱动器一般会有一个预紧力，可以适当拓宽工作频率，不至于工作中受到拉力而破坏。
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4楼2012-06-13 23:14:27
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intertiger

木虫 (正式写手)
http://www.americanpiezo.com/table1.html

请看此图。

Modes of Vibration
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橙心橙意
5楼2012-06-14 21:41:42
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谐鸣超声

铜虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

引用回帖:
8楼: Originally posted by gxoo at 2013-09-29 14:20:56
您好，您回复了许多关于压电陶瓷片的帖子，我现在不知道如何确定陶瓷片的宽度与厚度，请问有什么参考书里有吗？我查了一些，都是一些理论，没有具体讲。另外您有个回帖里的一张图，http://www.americanpiezo.com/t ...

如果你用的是压电陶瓷的厚度谐振频率，那厚度就很好确定了，根据频率常数就可以算出来，那宽度就和其他电学参数及换能器的指向性相关，要计算得出；
如果你用的是径向振动，和上面一样，宽度或直径同样好确定，用频率常数求出，而厚度就由需要做成的换能器的电学参数确定；
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专业的超声换能器供应商（QQ2564620565）
10楼2013-10-21 20:29:36
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普通回帖

intertiger

木虫 (正式写手)
送鲜花一朵
引用回帖:
2楼: Originally posted by fly_feiyu at 2012-06-12 23:27:41
PZT如果用于超声电机、压电马达，显然要工作在谐振频率

如果用于一般超声或者驱动，应该低于谐振频率，因为谐振频率附近发热很严重，会造成性能恶化。压电陶瓷的实际工作频率取决于工作电源，用于驱动器时不是所 ...

非常感谢您的再次回复！但仍有些疑问 向您请教。
我需要用PZT作为驱动器，也有专门的 任意波形发生器 作为激励信号（电源）。

我的疑问是：
1. 首先，关于 极化方向 和 振动方向，它们是可以不一致的，是吗？比如，一个 厚度方向极化的薄 圆形PZT片，可以激发出其 厚度振动模式 和径向振动模式，而激发这两种振动模式 是通过不同的激励频率来控制的？ 而产生不同的振动模式，是否通过 不同方向的谐振频率呢？
那么，如果激励频率 低于其某个谐振频率，PZT片的振动模式 是如何控制的？

2. 我所说的PZT的工作频率，是指 如果给PZT一个某频率范围的激励信号，PZT能够不失真地将这个信号激发出来（并且按照给定的振动模式）。一般说，频率常数可以用来确定PZT的尺寸，确定尺寸 的依据，是否 因为 工作频率与谐振频率的对应关系呢？

再次感谢您！
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橙心橙意
3楼2012-06-13 07:59:04
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intertiger

木虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by fly_feiyu at 2012-06-13 23:14:27
1 是的，压电陶瓷的振动模式有很多种，这在《铁电物理学》、《现代压电学》中都有仔细的说明。不同模式的激发与电场方向有关。是否工作在谐振频率取决于实际要求吧，一般压电驱动器（不是压电马达）的使用频率远低 ...

这里的回帖居然也不能编辑，只好重新回帖。

我粗略翻看过您提到的两本书，也发现了《现代压电学》（中册）P143 的表格，其实，我上一个帖子里的图片 提供的信息可能更多一些。
从中可以看出，矩形板 厚度方向极化、厚度方向加电场时，可以有长度、宽度和厚度 三种 振动模式，这是否说明 激发出哪种 振动模式与电场无关呢？
所以，我还是有些疑惑，PZT不同方向的振动模式 是如何控制的？ 是否通过频率？
多谢 您的回复！
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橙心橙意
6楼2012-06-14 22:06:21
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fly_feiyu

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
intertiger: 金币+36, ★★★★★最佳答案, 非常感谢 您的提示！尽管问题没有完全解决，但是学到了很多东西！ 2012-06-17 20:01:35
压电材料是弹性体，一个方向振动的伸长必然在另一个方向引起缩短，所以振动最终取决于你想利用那个方向的尺寸，振动还与力学边界条件有关系，因为压电陶瓷使用时要固定的
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7楼2012-06-15 12:42:00
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gxoo

新虫 (初入文坛)
★
cqbpatriot: 金币+1, 奖励新虫 2013-09-30 22:13:34
引用回帖:
4楼: Originally posted by fly_feiyu at 2012-06-13 23:14:27
1 是的，压电陶瓷的振动模式有很多种，这在《铁电物理学》、《现代压电学》中都有仔细的说明。不同模式的激发与电场方向有关。是否工作在谐振频率取决于实际要求吧，一般压电驱动器（不是压电马达）的使用频率远低 ...

您好，您回复了许多关于压电陶瓷片的帖子，我现在不知道如何确定陶瓷片的宽度与厚度，请问有什么参考书里有吗？我查了一些，都是一些理论，没有具体讲。另外您有个回帖里的一张图，http://www.americanpiezo.com/table1.html，里面的参数具体什么意思？我在网上查没找到，麻烦您帮我解答一下。万分感谢。
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8楼2013-09-29 14:20:56
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谐鸣超声

铜虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

压电陶瓷有个等效电路图，具体查专业书籍，串联fs是不考虑静态电容的谐振频率，只计算串联的那部分，并联fp是考虑静态电容的谐振频率，即考虑并联的那部分，
频率常数：N=f*l，f是谐振频率，l是线性尺寸，这三者是一一对应的，如厚度的频率常数，对应的就是厚度谐振频率，l就是厚度；
一般压电陶瓷用的都是选择频率，所以一种压电陶瓷只能提供一到两个谐振频率（如厚度和径向），少数宽带的换能器工作频率会选远离谐振频率，从而保证接收灵敏度较平坦；
压电陶瓷工作范围还和做成换能器的结构和工艺有关。
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凌霄无线
专业的超声换能器供应商（QQ2564620565）
9楼2013-10-21 20:25:34
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