新型壓電複合換能器及其應用（簡體書）

本書主要討論了兩種壓電復合換能器，即1-3型壓電復合換能器和金屬- 陶瓷壓電復合換能器。對于1-3型壓電復合換能器，主要從它的制備方法， PZT相體積百分比以及PZT小柱的形狀參數對換能器的靜水壓性能及機電性能的影響等方面進行了討論，同時研究了1-3型壓電復合材料的剩余極化強度、退極化等。對于金屬-陶瓷壓電復合換能器，主要圍繞鈸式壓電復合換能器進行研究。運用有限元分析方法，分析計算了不同工作模式下，鈸式壓電復合換能器的縱向位移；用理論和試驗的方法，研究了金屬端帽及PZT圓片的形狀參數對換能器性能的影響，同時還對換能器基陣進行了研究。 本書可作為微電子學與固體電子學、檢測技術和自動化裝置、智能科學與技術、測試計量技術與儀器專業的本科生和研究生的教學參考書，也適用于相關專業的工程技術人員。

序
前言
主要物理量符號集
第1章 緒論
　1.1 壓電材料的發展歷程
　1.2 壓電復合材料的研究現狀
1.2.1 壓電復合材料的連通性及其結構
1.2.2 O-3型、1-3型壓電復合材料
1.2.3 金屬-陶瓷壓電復合換能器
1.2.4 壓電復合材料的結構-性能關系
1.2.5 壓電復合材料目前存在的問題及發展方向
　1.3 壓電復合材料及其換能器在水聽器領域的應用研究
　1.4 壓電復合換能器在振動測量領域的應用研究
　參考文獻
第2章 1-3型壓電復合材料
　2.1 1-3型壓電復合材料的工作原理
　2.2 1-3型壓電復合材料的制備
　2.3 1-3型壓電復合材料的鐵電性
2.3.1 電位移的測量
2.3.2 電場的測量
2.3.3 應變的測量
2.3.4 1-3型壓電復合材料的鐵電性
　2.4 □（□）值的測試方法
　2.5 PZT相體積分數與壓電復合材料性能之間的關系
2.5.1 與靜水壓壓電電荷常數□之間的關系
2.5.2 與相對介電常數ε之間的關系
2.5.3 與靜水壓壓電電壓常數□的關系
2.5.4 與靜水壓靈敏值□的關系
2.5.5 與厚度模機電耦合系數Kt的關系
2.5.6 與機械品質因素Qm值之間的關系
2.5.7 與聲速VD之間的關系
2.5.8 與特性阻抗Z的關系
　2.6 PZT小柱的長寬比（ι/ω）與復合材料的性能關系
　2.7 PZT小柱的寬厚比ω/t與復合材料的性能關系
2.7.1 與□、□及□·□之間的關系
2.7.2 與聲學特性及機電特性之間的關系
　2.8 聚合物對復合材料靜水壓性能的影響
　2.9 復合材料性能與壓力的關系
2.9.1 壓應力與復合材料的極化強度
2.9.2 相對介電常數□/□與靜水壓P的關系
2.9.3 靜水壓壓電常數□值與靜水壓P的關系
　2.10 小結
　參考文獻
第3章 基于ANSYS的1-3-2型壓電復合材料有限元分析
　3.1 1-3-2型壓電復合材料
　3.2 基于ANSYS的1-3-2型壓電復合材料有限元分析
3.2.1 ANSYS的操作界面和一般分析過程
3.2.2 前處理過程
3.2.3 施加載荷與求解
3.2.4 后處理過程
　3.3 基于ANSYS的1-3-2型壓電復合材料面板應力放大作用有限元分析
3.3.1 應力放大作用分析過程
3.3.2 1-3-2型復合材料的表面應力分布和位移分布
3.3.3 金屬面板參數對復合材料壓電性能的影響
　3.4 命令流的輸入
　3.5 小結
　參考文獻
第4章 基于軸對稱薄殼截錐單元的鈸式壓電復合換能器有限元分析
　4.1 基于軸對稱薄殼截錐單元的鈸式壓電復合換能器有限元分析
　4.2 陶瓷片為縱向極化時鈸式換能器的縱向位移
　4.3 陶瓷片為徑向極化時鈸式換能器的縱向位移
　4.4 陶瓷片為切向極化時鈸式換能器的縱向位移
　4.5 結果與分析
　4.6 小結
　參考文獻
第5章 基于ANSYS的鈸式壓電復合換能器有限元分析
　5.1 鈸式壓電復合換能器的軸對稱分析
　5.2 在ANSYS軟件中建立鈸式壓電復合換能器模型
5.2.1 定義單元類型及屬性
5.2.2 設置材料屬性
5.2.3 實體模型的建立
5.2.4 劃分網格
5.2.5 施加約束和耦合條件
　5.3 鈸式壓電復合換能器特性研究
5.3.1 力與位移的關系
5.3.2 等效壓電常數□與鈸式壓電復合換能器形狀參數的關系
　5.4 小結
　參考文獻
第6章 鈸式壓電復合換能器的制作
　6.1 端帽制作
　6.2 鈸式壓電復合換能器的制作
　6.3 端帽材料的選定
　6.4 黃銅箔厚度的選定
　6.5 端帽幾何尺寸的選定
　6.6 壓電陶瓷的選定
　6.7 黏結劑的選定
　6.8 黏結層厚度的確定
　6.9 老化工藝的確定
　6.10 小結
　參考文獻
第7章 鈸式壓電復合換能器的高位移性能
　7.1 位移與端帽形狀參數的關系
7.1.1 力-位移關系
7.1.2 電場-位移關系
7.1.3 位移遲滯特性
7.1.4 位移與端帽的形狀參數te、tb的關系
　7.2 等效壓電常數□與端帽形狀參數的關系
7.2.1 等效壓電常數□與端帽深度te的關系
7.2.2 等效壓電常數□與端帽底部直徑□及銅箔厚度□的關系
　7.3 位移與壓電陶瓷厚度tp的關系
　7.4 小結
　參考文獻
第8章 鈸式壓電復合換能器的靜水壓壓電性能
　8.1 鈸式壓電復合換能器在靜水壓條件下的工作原理
8.1.1 縱向極化的鈸式壓電復合換能器
8.1.2 切向極化的鈸式壓電復合換能器
　8.2 靜水壓壓電常數及靜水壓靈敏值的測試結果
　8.3 鈸式壓電復合換能器的耐壓性能研究
　8.4 小結
　參考文獻
第9章 鈸式壓電復合換能器的機電性能研究
　9.1 等效機電耦合系數和能量傳輸系數
　9.2 鈸式壓電復合換能器的頻率特性
9.2.1 頻率響應特性
9.2.2 形狀參數與基波諧振頻率的關系
　9.3 小結
　參考文獻
第10章 鈸式壓電復合換能器基陣
　10.1 平面均勻基陣的靜水壓性能
10.1.1 并聯基陣
10.1.2 串聯基陣
　10.2 鈸式壓電復合換能器的堆疊結構
　10.3 平面均勻基陣的水聽器性能
10.3.1 水聽器的自由場電壓接收靈敏度及測試方法
10.3.2 均勻平面基陣的指向性
　10.4 小結
　參考文獻
第11章 基于1-3型壓電復合材料的圓柱形水聽器
　11.1 圓柱形水聽器在低頻接收時的靜態理論分析
11.1.1 彈性力學分析及其應力解
11.1.2 自由場開路電壓及開路接收電壓靈敏度
　11.2 徑向極化圓柱形水聽器的設計
11.2.1 背襯材料的厚度與透射系數
11.2.2 背襯材料的楊氏模量與抗靜水壓能力
11.2.3 靈敏度與背襯材料
11.2.4 靈敏度與復合材料的厚度
　11.3 徑向極化圓柱形水聽器的研制
　11.4 小結
　參考文獻
第12章 新型壓電振動加速度傳感器
　12.1 壓電式加速度傳感器的結構
　12.2 壓電加速度傳感器的工作原理
　12.3 頻響特性
　12.4 新型壓電振動加速度傳感器的結構設計
12.4.1 1-3型振動加速度傳感器結構設計
12.4.2 鈸式振動加速度傳感器的結構設計
　12.5 新型壓電振動加速度傳感器的電壓靈敏度
12.5.1 新型振動加速度傳感器電壓靈敏度的靜態理論分析
12.5.2 新型振動加速度傳感器輸出電壓與電壓靈敏度
　12.6 新型壓電振動加速度傳感器的信號處理電路設計
12.6.1 壓電振動加速度傳感器對測量電路的要求
12.6.2 電荷放大器的工作基本原理
12.6.3 電荷放大電路的設計
12.6.4 低通濾波電路的設計
　12.7 電壓靈敏度的非線性補償設計
12.7.1 線性插值的實現方法
12.7.2 利用線性插值實現非線性補償
12.7.3 補償結果
　12.8 小結
　參考文獻
第13章 等靜壓壓電常數的測試方法
　13.1 等靜壓壓電常數
　13.2 等靜壓壓電電壓常數測試系統
13.2.1 信號的檢測
13.2.2 基于PKD01峰值保持器的gh值測試系統
13.2.3 基于虛擬儀器的gh值測量系統
　13.3 小結
參考文獻
附錄 有限元分析計算程序