压电陶瓷换能片属性参数
压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷性能参数解析 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT在机械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT表示，上角标T表示机械自由条件。
在机械夹持条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表示，上角标S表示机械夹持条件。
由于在机械自由条件下存在由形变而产生的附加电场，而在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电常数数值是不同的。
根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，ε11S，ε11S。
（2）介质损耗介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所具有的重要品质指标之一。
在交变电场下，介质所积蓄的电荷有两部分：一种为有功部分（同相），由电导过程所引起的；一种为无功部分（异相），是由介质弛豫过程所引起的。
介质损耗的异相分量与同相分量的比值如图1-1所示，Ic为同相分量，IR为异相分量，Ic与总电流I的夹角为δ，其正切值为(1-4)式中，ω为交变电场的角频率，R为损耗电阻，C为介质电容。
由式（1-4）可以看出，I R大时，tanδ也大；I R小时tanδ也小。
通常用tanδ来表示的介质损耗，称为介质损耗正切值或损耗因子，或者就叫做介质损耗。
处于静电场中的介质损耗来源于介质中的电导过程。
处于交变电场中的介质损耗，来源于电导过程和极化驰豫所引起的介质损耗。
此外，具有铁电性的压电陶瓷的介质损耗，还与畴壁的运动过程有关，但情况比较复杂，因此，在此不予详述。
（3）弹性常数压电陶瓷是一种弹性体，它服从胡克定律：“在弹性限度范围内，应力与应变成正比”。
设应力为T，加于截面积A的压电陶瓷片上，其所产生的应变为S，则根据胡克定律，应力T与应变S之间有如下关系S=sT(1-5)T=cS(1-6)式中，S为弹性顺度常数，单位为m2/N；C为弹性劲度常数，单位为N/m2。
但是，任何材料都是三维的，即当施加应力于长度方向时，不仅在长度方向产生应变，宽度与厚度方向上也产生应变。
第二章常用压电陶瓷发射换能器
6．声源级
——在声场中指定方向上，距发射器等效声中 心1米远处所产生的球面波自由场声压对应平 面行波的声强级。
SL
10
log
I
(1)
20 log
p(1)
Iref
pref
pref 1Pa
声源级与发射电压响应级对比
SL 20log p(1) 120
SvL
20 log
p(1) V
T2 T3 0, T4 T5 T6 0
无扭曲 • 位移—圆管对称于z轴，所以
u 0 ur ,uz 0 且ur (t)与坐标无关
圆管上各点位移一致
• 应变 S1, S2 , S3 0
S4 S5 S6 0
其中
S1 S
1 r
u
ur r
ur a
S2
S zz
uz z
S3
Srr
ur r
Sv
20 log( Sv
)0
20log Sv 120
电压响应基准值 (Sv )0 1Pa /V 106 Pa /V
发射电流响应级
SiL
20
log
Si (Si )0
20 log
Si
20log(Si )0
20log Si 120
电流响应基准值 (Si )0 1Pa / A 106 Pa / A
极化方式
径向极化 振动模式
厚度极化
切向极化
径向极化压电陶瓷圆管
内半径r1，外半径r2，平均半径 a=(r1+r2)/2 高度为h，厚度为 t=r2-r1 要求：薄壁、短圆管。目的是为了减少耦合，使位移一致。
a>>t a>h
一、压电方程的确定
压电陶瓷参数整理
压电材料的主要性能参数（1） 介电常数ε介电常数是反映材料的介电性质，或极化性质的，通常用ε来表示。
不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。
例如，压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大，而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。
介电常数ε与元件的电容C ，电极面积A 和电极间距离t 之间的关系为ε=C ·t/A式中C ——电容器电容；A ——电容器极板面积；t ——电容器电极间距当电容器极板距离和面积一定时，介电常数ε越大，电容C 也就越大，即电容器所存储电量就越多。
由于所需的检测频率较低，所以ε应大一些。
因为ε大，C 就相应大，电容器充放电时间长，频率就相应低。
(2)压电应变常数压电应变常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小： 31(/)t d m V U= 式中 U ——施加在压电晶片两面的压电；△t ——晶片在厚度方向的变形。
压电应变常数33d 是衡量压电晶体材料发射性能的重要参数。
其值大，发射性能好，发射灵敏度越高。
（3）压电电压常数33g压电电压常数表示作用在压电晶体上单位应力所产生的压电梯度大小：31(m/N)P U g V P=• 式中 P ——施加在压电晶片两面的应力；P U —— 晶片表面产生的电压梯度，即电压U 与晶片厚度t 之比，P U =U/t 。
压电电压常数33g 是衡量压电晶体材料接收性能的重要参数。
其值大，接收性能好，接收灵敏度高。
（4）机械品质因数机械品质因数也是衡量压电陶瓷的一个重要参数。
它表示在振动转换时材料内部能量消耗的程度。
产生损耗的原因在于内摩擦。
m E E θ=储损m θ值对分辨力有较大的影响。
机械品质因数越大，能量的损耗越小，晶片持续振动时间长，脉冲宽度大，分辨率低。
（5）频率常数由驻波理论可知，压电晶片在高频电脉冲激励下产生共振的条件是: 022LL C t f λ== 式中 t ——晶片厚度；L λ——晶片中纵波波长；L C ——晶片中纵波的波速； 0f ——晶片固有频率。
(精编)压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷的性能参数解析制造优良的压电陶瓷元器件，通常要对压电陶瓷性能提出明确的要求。
因为压电陶瓷性能对元器件的质量有决定性的影响。
因此，要讨论和认识压电陶瓷的元器件，就必须首先要了解压电陶瓷的性能参数与量度方法。
压电陶瓷除了具有一般介质材料所具有的介电性和弹性性能外，还具有压电性能。
压电陶瓷经过极化处理之后，就具有了各向异性，每项性能参数在不同方向上所表现的数值不同，这就使得压电陶瓷的性能参数比一般各向同性的介质陶瓷多得多。
压电陶瓷的众多的性能参数是它被广泛应用的重要基础。
（ 1）介电常数介电常数是反映材料的介电性质，或极化性质的，通常用ε来表示。
不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。
例如，压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大，而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。
介电常数ε与元件的电容 C，电极面积 A和电极间距离 t之间的关系为ε =C· t/A (1 -1)2式中，各参数的单位为：电容量 C为 F，电极面积 A为 m，电极间距 t为 m ，介电常数ε为 F/m。
有时使用相对介电常数ε r（或κ），它与绝对介电常数ε之间的关系为ε r=ε /ε o (1-2)- 12（ F/m），而ε r则式中，ε o为真空（或自由空间）的介电常数，ε o=8.85×10无单位，是一个数值。
压电陶瓷极化处理之前是各向同性的多晶体，这是沿 1(x)、 2(y)、 3(z)方向的介电常数是相同的，即只有一个介电常数。
经过极化处理以后，由于沿极化方向产生了剩余极化而成为各向异性的多晶体。
此时，沿极化方向的介电性质就与其他两个方向的介电性质不同。
设陶瓷的极化方向沿 3方向，则有关系ε 1 1=ε22≠ε 3 3 （ 1-3）即经过极化后的压电陶瓷具有两个介电常数ε 1 1和ε。
33由于压电陶瓷存在压电效应，因此样品处于不同的机械条件下，其所测得的介电常数也不相同。
φ20mm-1.7M雾化片规格书
PRODUCT: PIEZOELECTRICCERAMICS TRANSDUCER M O D E L : 压电陶瓷雾化换能片Φ20MM 1.7MHz CASE1. 型号命名方法(1) (2) (3) ( 4) ( 5) (6)(1) 主称：压电陶瓷超声雾化换能片(2) 外形尺寸：圆形---φ（mm ） 矩形---长度（mm ）(3) 电极材料：G --- 不锈钢 N --- 镍 Ag --- 银 BL—玻璃釉 (4) 工作频率：（MHz ）(5) 换能片形状：A --- 圆形 E --- 矩形 (6) 序列号:1、2、3…2．测试电路3．技术指标（型号）(工作水质：自来水/饮用水)项目 Item单位 Unit 标准 Standard 测试条件(Test condition): T=25±5℃谐振频率Thick resonant frequency MHZ1.7±0.15恒压法（见以上测试线路）检验标准：全检谐振阻抗Resonant impedanceΩ≤1.5恒压法（见以上测试线路）检验标准：全检静电容量 PF 1600±20%数字电桥At 1KHZ/1VＸＹＤ ２０ Ｎ １．７ Ａ １ ＸＹＤ２０Ｎ１．７Ａ注：可根据用户要求生产起它特殊规格的产品。
4. 试验方法4．1 谐振频率及谐振阻抗的测试：测试夹具短路时调节信号发生器输出电压，使毫伏表指示值为50mV,接上雾化片，调节信号发生器的频率，使毫伏表指示最大，这时的频率为谐振频率；谐振阻抗按R＝19.3(50/E0－1)（Ω）计算。
4．2 静电容量的测试：在频率为1KHz，电压小于1V的信号下测试。
4．3 寿命试验：将产品装上雾化器，将激励电压调至24V，使雾化器正常工作并计时或采用美国军方测试压电陶瓷寿命的计算公式来测试。
5．注意事项a. 雾化片的浸水面为零电位，电极与液体不能有电位差。
b. A型不能在无水状态下使用。
压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷性能参数解析T=cS(1-6)式中，S为弹性顺度常数，单位为m2/N；C为弹性劲度常数，单位为N/m2。
但是，任何材料都是三维的，即当施加应⼒于长度⽅向时，不仅在长度⽅向产⽣应变，宽度与厚度⽅向上也产⽣应变。
设有如图1-2所⽰的薄长⽚，其长度沿1⽅向，宽度沿2⽅向。
沿1⽅向施加应⼒T1，使薄⽚在1⽅向产⽣应变S1，⽽在⽅向2上产⽣应变S2，由（1-5）式不难得出S1=S11T1(1-7)S2=S12T1(1-8)上⾯两式弹性顺度常数S11和S12之⽐，称为迫松⽐，即(1-9)它表⽰横向相对收缩与纵向相对伸长之⽐。
同理，可以得到S13，S21，S22，其中，S22=S11，S12。
极化过的压电瓷，其独⽴的弹性顺度常数只有5个，即S11，S12，S13，S33和S44。
独⽴的弹性劲度常数也只有5个，即C11，C12，C13，C33和C44.由于压电瓷存在压电效应，因此压电瓷样品在不同的电学条件下具有不同的弹性顺度常数。
在外电路的电阻很⼩相当于短路，或电场强度E=0的条件下测得的称为短路弹性顺度常数，记作S E。
在外电路的电阻很⼤相当于开路，或电位移D=0的条件下测得的称为开路弹性顺度常数，记作S D。
由于压电瓷为各向异相性体，因此共有下列10个弹性顺度常数：S E11，S E12，S E13，S E33，S E44，S D12，S D13，S D33，S D44。
同理，弹性劲度常数也有10个：C E11，C E12，C E13，C E33，C E44，C D11，C D12，C D13，C D33，C D44。
（4）机械品质因数。
电子陶瓷7.2压电陶瓷的主要参数
电能转变所得的机械能 机械能转变所得电能 k2 输入的电能 输入的机械能 或
k2
K是压电材料进行机械能-电能转换的能力反映。它与 材料的压电系数、ε和弹性常数等有关，是一个比较综合的 参数。 机电耦合系数反映了机械能和电能之间的转换效率， 由于转换不可能完全，总有一部分能量以热能、声波等形 式损失或向周围介质传播，因而K总是小于1的。
电子材料
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
压电陶瓷作为介电材料，可用介电系数ε，介电损耗tgδ，
绝缘电阻率ρ和抗电强度Eb等表征。
作为压电材料，还必须补充一些参数： 1、压电系数d、g 2、机电耦合系数k 3、机械品质因素Q
4、频率系数N
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
1、压电系数d 单位机械应力T所产生的极化强度P
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
4、频率系数N 压电振子的谐振频率fr与振动方向上线度的乘积。
N frL
L
只与材料性质相关，而与尺寸因素无关。
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d P / T （C/N） 正压电效应
或：单位电场强度V/x所产生的应变△x/x 逆压电效应 d (x / x) /(V / x) x / V （m/V） 常用的为横向压电系数 d31 和纵向压电系数 d33 （脚 标第一位数字表示压电陶瓷的极化方向；第二位数字表
示机械振动方向）。四方钙钛矿结构有五个非零的压电
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§7-2 压电陶瓷的种材料由于振动方式不同，k值也不同。 常用的有横向机电耦合系数k31、纵向机电耦合系数k33 、 以及沿圆片的半径方向振动的平面机电耦合系数kp（或 称径向机电耦合系数kr）。
压电陶瓷材料的主要性能及参数
压电陶瓷材料的主要性能及参数自由介电常数εT33（free permittivity）电介质在应变为零（或常数）时的介电常数，其单位为法拉/米。
相对介电常数εTr3（relative permittivity）介电常数εT33与真空介电常数ε0之比值，εTr3=εT33/ε0，它是一个无因次的物理量。
介质损耗（dielectric loss）电介质在电场作用下，由于电极化弛豫过程和漏导等原因在电介质内所损耗的能量.损耗角正切tgδ（tangent of loss angle）理想电介质在正弦交变电场作用下流过的电流比电压相位超前90 0，但是在压电陶瓷试样中因有能量损耗，电流超前的相位角ψ小于900，它的余角δ(δ+ψ=900）称为损耗角，它是一个无因次的物理量，人们通常用损耗角正切tgδ来表示介质损耗的大小，它表示了电介质的有功功率（损失功率)P与无功功率Q之比.即：电学品质因数Qe（electrical quality factor）电学品质因数的值等于试样的损耗角正切值的倒数，用Qe表示,它是一个无因次的物理量。
若用并联等效电路表示交变电场中的压电陶瓷的试样，则Qe=1/ tgδ=ωCR机械品质因数Qm（mechanical quanlity factor）压电振子在谐振时储存的机械能与在一个周期内损耗的机械能之比称为机械品质因数.它与振子参数的关系式为：泊松比（poissons ratio）泊松比系指固体在应力作用下的横向相对收缩与纵向相对伸长之比，是一个无因次的物理量，用δ表示：δ= - S 12 /S11串联谐振频率fs（series resonance frequency）压电振子等效电路中串联支路的谐振频率称为串联谐振频率，用f s 表示，即并联谐振频率fp(parallel resonance frequency）压电振子等效电路中并联支路的谐振频率称为并联谐振频率，用f p 表示，即f p =谐振频率fr（resonance frequency）使压电振子的电纳为零的一对频率中较低的一个频率称为谐振频率,用f r 表示.反谐振频率fa(antiresonance frequency）使压电振子的电纳为零的一对频率中较高的一个频率称为反谐振频率,用f a 表示。
第二章 常用压电陶瓷发射换能器
(t )dt u (t ) du (t ) M Rmu F (t ) dt Cm
机械振动系统示意图
3. 机电类比
dt u du M Rmu F (t ) dt Cm Idt dI L RI V (t ) dt C
力学量 力F
振速ù 位移u 质量M 机械阻Rm
圆管上各点位移一致
• 应变
其中
S1 , S2 , S3 0
S4 S5 S6 0
1 u ur ur S1 S r r a u z S 2 S zz z u S3 S rr r r
(2) 电学量
E1 E2 0
D1 D2 0
5．发射响应(发射灵敏度)
——换能器或基阵在指定方向上，距其等效声 中心1米远处所产生的球面波自由场声压与其 输入端电学量之比。 p(1)=p(d) · d
电压或电流
d属于远场
发射电压响应 发射电流响应
p(1) Sv V
p (1) Si i
压电
磁致伸缩
用分贝的形式表示
发射电压响应级
Sv S vL 20 log 20 log S v 20 log(S v ) 0 (Sv )0 20 log S v 120
2
机电耦合系数是在理想状态下定义的，在理想状态下未 转换的能量不是损耗掉，而是以弹性方式或介电方式储 存起来。
(2)有效机电耦合系数 ——无损耗、无负载的压电振子在机械谐
振时储存的机械能与储存的全部能量之比
的平方根。
k
2 eff
W W1W2
2 12
W12 耦合能 W1 电能 W2 机械能
第二讲：压电陶瓷参数及多层压电陶瓷性能及注意事项
Qe
1 tan
测量试样自由电容 CT
测试的精度需要考虑到 • 设备自身的测试精度，温度的精度±2度，电容的测试精度在±10%等等 • 样品的规格要求12mm×6mm×1mm；或者直径l5～20 mm，厚度0.7～1 mm • 工装要求：总分布电容要小于试样室温自由电容的5%，线尽可能短 • 测试过程要求：温度点不少于10个，升（降）温速度不大于3℃/min．在每个 选定的温度点保持一定时间，一般为1h．
2 =0.27 时， K p 2.51
f fr
f fr f
2 =0.30时， K p 2.53
kp
2 1
d 31 s
E T 11 33
2 k31 1
k p k 31
2 =0.36时， K p 2.55 f r
平面机电耦合系数Kp
f s0
f s1 分别为压电振动体基音频率和一次泛音频率，
且一次泛音约是基音频率的2.5～2.6倍。
公式只适合于泊松比从0.27到0.42的情况，0～0.5的情况 可以获得 f s1 f s 0 再查表。
机电耦合系数
Electromechanical coupling factor
表示压电体中机械能与电能之间相互耦合程度的 重要参数，是衡量压电性强弱的重要物理量。 无论执行器还是传感器，都应尽量高；
压电铁电各种物理 参数及其关系
压电陶瓷各种参数
压电陶瓷材料最常用参数
介电性
压电性
弹性
机械自由介电常数T11 、T33 ；机械夹持介电常数 S11 、 S33 d31； d33；d15 s11； s12 ； s13 ； s33 ；s44
介电损耗角正切 tan
压电陶瓷材料测试需要知道的13个基本参数
压电陶瓷材料测试需要知道的13个基本参数压电陶瓷材料是一种能够通过施加电压或应力来产生机械变形，或者通过施加机械压力或应变来产生电荷分离的材料。
在压电陶瓷材料测试中，以下是13个基本参数，用于评估和分析材料的性能和特性。
1.压电系数（Piezoelectric Coefficient）：表示压电陶瓷材料在单位电场下产生的机械应变或单位应变下产生的电荷。
具体包括压电应变系数和压电电荷系数。
2.介电常数（Dielectric Constant）：指材料在外加电场下的电容率。
介电常数决定了材料的电介质性能。
3.机械质量密度（Mechanical Density）：表示单位体积内材料的质量。
机械质量密度影响材料的力学性能。
4.晶体结构（Crystal Structure）：描述压电陶瓷材料的晶体结构，如立方晶系、四方晶系等。
5.绝缘电阻（Insulation Resistance）：表示材料对电流的阻抗能力。
绝缘电阻高表示材料的绝缘性能好。
6.介电损耗因子（Dielectric Loss Factor）：表示压电材料在交变电源下的能量损耗。
7.压电耦合因子（Piezoelectric Coupling Factor）：表示材料电能到机械能的转换效率。
该参数对于传感器和执行器的性能至关重要。
8.矢量震荡模式（Vector Resonance Mode）：表示压电材料在特定频率下的最佳工作模式。
根据应用的需要，不同的矢量震荡模式可以选择。
9.饱和电压（Saturation Voltage）：指材料在电场作用下的饱和电压值。
在此电压下，材料的压电响应达到最大。
10.功率密度（Power Density）：表示材料转换电能到机械能的能力。
高功率密度表示材料具有更高的工作效率。
11.主谐波（Fundamental Resonance）：表示材料在特定频率下的共振点。
主谐波频率是设计和优化压电材料应用的重要参考。
12.稳定性（Stability）：指材料在温度、湿度和外界环境变化下的稳定性能。
电子陶瓷7.2压电陶瓷的主要参数
§7-2 压电陶瓷的主要参数
不同材料的k值不同。
同种材料由于振动方式不同，k值也不同。 常用的有横向机电耦合系数k31、纵向机电耦合系数k33 、 以及沿圆片的半径方向振动的平面机电耦合系数kp（或 称径向机电耦合系数kr）。
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
Z
极 化 方 向 Y
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
4、频率系数N 压电振子的谐振频率fr与振动方向上线度的乘积。
N frL
L
只与材料性质相关，而与尺寸因素无关。
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如果压电元件上加上交流信号，当交流电信号的频 率与元件（振子）的固有振动频率 fT相等时，便产生谐
振。振动时晶格形变产生内摩擦，而损耗一部分能量
（转换成热能）。
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
为了反映谐振时的这种损耗程度而引入 Qm这个参
数，Qm越高，能量的损耗就越小。
Qm 的大小以与相应的谐振方式有关，无特别说明 时表示平面（或径向）振动的机械品质因素。 在滤波器、谐振换能器、压电音叉等谐振子中， 要求高的Qm值。
常用的有横向机电耦合系数k31纵向机电耦合系数k33??22872压电陶瓷的主要参数33纵向机电耦合系数31横向耦机电合系数平面机电耦合系数径向机电耦合系数??22872压电陶瓷的主要参数3机械品质因素q耗的机械能每一谐振周期振子所消如果压电元件上加上交流信号当交流电信号的频率与元件振子的固有振动频率f相等时便产生谐振
Z X 振动方向 极 化 方 向 振 动 方 向
极 化 方 向
Z
条状振子 K31（横向耦 机电合系数）
柱状振子 K33（纵向机 电耦合系数）
压电陶瓷参数整理
锆钛酸铅压电压电陶瓷的居里点比钛酸钡高的多，在较大的温度范围内性能比较稳定，作为换能材料，它的压电效应显著。且可以通过变更其化学组成大幅度调整其化学性能。
锆钛酸铅种类繁多,各具特点。PZＴ－４（发射型)具有低机械损耗和介电损耗、大的交流退极化场,并具有较大的介电常数、机电耦合系数和压电常数,特别适合于强电场、大机械振幅的激励。PＺＴ-５(接收型)具有高机电耦合系数、高压电应变常数和高电阻率，各机电参数具有优异的时间稳定性和温度稳定性，对低功率共振和非共振适用。PＺT-8具有比PＺT-４更低的机械损耗和介电常数、机电耦合系数，但抗张强度和稳定性优于PＺＴ－４,更适用于高机械振幅的激励。
值对分辨力有较大的影响。机械品质因数越大,能量的损耗越小，晶片持续振动时间长,脉冲宽度大,分辨率低。
(５)频率常数
由驻波理论可知,压电晶片在高频电脉冲激励下产生共振的条件是:
式中 t——晶片厚度; ——晶片中纵波波长; ——晶片中纵波的波速;
——晶片固有频率。
则：
这说明压电片的厚度与固有频率的乘积是一个常数,这个常数叫做频率常数。因此，同样的材料，制作高频探头时,晶片厚度较小;制作低频探头时,晶片厚度较大。
3偏铌酸铅压电陶瓷( ）ﻫ它的突出优点是能够经受接近居里点（570℃）而不会强烈地退极化。另一个特点是具有特别低的机械品质因数。特别适合做宽带、耐高温、耐高静水压的换能器。
４铌酸钾钠压电陶瓷（ )
它具有非常低的介电常数、较高的频率常数和较高的切变机电耦合系数 ，因而适合切变模式特别是高频(10～100MＨz）下的换能器。
5钛酸铅压电陶瓷( ）
它是一种颇具特点的压电材料。其居里点很高，适合在高温下工作。在压电陶瓷中，它的介电常数最小，具有中等阻抗。它的机电耦合系数 和 较大,而 和 却很小，用其制作沿ｚ轴振动振子，易得到近似的纯模。它的压电常数 大，适于做接收器。
压电陶瓷换能片
压电陶瓷换能片
电陶瓷换能片是一种新型的广泛应用于静电油箱中的换能元件，
它采用陶瓷作为材料而制成，具有结构紧凑、重量轻、干摩擦损耗小、抗热损耗大、电解质损耗小、隔离性能好、设计版本最新等优点。
电陶瓷换能片主要有两种：一种是潮流换能器，由多片陶瓷组件
组成，具有平衡性和低损耗性；另一种是隔室换能器，由若干个陶瓷
隔室组成，它的设计要比潮流换能器稍微复杂点。
电陶瓷换能片在静电油箱中的应用主要有两个方面：一是将电压
从一种分等级的低电压转换成高电压，另一个则是起到隔离的作用，
以防止容见瓶附近的回路干涉所形成的电压波动。
电陶瓷换能片的优点还有：它在工作过程中温度变化不大，可长
期使用；同时，电陶瓷换能片还表现出耐压特性良好，可以抵抗强大
的冷却增容系统和冷凝系统对换能片的撞击损伤。
此外，电陶瓷换能器还具有较强的阻燃性和阻碰性，它的工作温
度一般在- 60℃~85℃之间，极限温度可达240℃，因此电陶瓷换能片
的使用寿命较为长久，可满足静电式油箱的高要求。
总之，电陶瓷换能片具有紧凑、低损耗、稳定性强等优点，已成为静电油箱的主要换能元件，它的应用将使电力系统更加稳定可靠，有效保护设备的安全运行。
压电陶瓷的性能参数解析
示的薄长片，其长度沿1方向，宽度沿2方向。
沿1方向施加应力T1，使薄片在1方向产生应变
S1，而在方向2上产生应变S2，由（1-5）式不 难得出
S1=S11T1
(1-7)
S2=S12T1
(1-8)
上面两式弹性顺度常数S11和S12之比，称为迫松比，即
(1-9) 它表示横向相对收缩与纵向相对伸长之比。 同理，可以得到S13，S21，S22，其中，S22=S11，S12=S21。极化过的压电陶瓷，其独立的弹性顺度
D=Q/A=dT
(1-15)
式中，d的单位为库仑/牛顿（C/N）
这正是正压电效应。还有一个逆压电效应，既施加电场E时成比例地产生应变S，其所产生的应变为膨
胀或为收缩取决于样品的极化方向。
S=dE
(1-16)
式中，d的单位为米/伏（m/v）。
上面两式中的比例常数d称为压电应变常数。对于正和逆压电效应来讲，d在数值上是相同的，即有关
（1-3）
即经过极化后的压电陶瓷具有两个介电常数ε11和ε33。
由于压电陶瓷存在压电效应，因此样品处于不同的机械条件下，其所测得的介电常数也不相同。在机
械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT 表示，上角标T表示机械自由条件。在机械夹持 条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表示，上角标S表示机械夹持条件。由于在机械自由条 件下存在由形变而产生的附加电场，而在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电
常数数值是不同的。 根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，ε11S，ε11S。 （2） 介质损耗
介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所
具有的重要品质指标之一。在交变电场下，介质所积