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月牙形换能器的基本应用

来源： | 发布日期：2022-09-19

钹式换能器的原创性思想来自宾夕法尼亚州立大学材料研究室，该实验室一直致力于压电材料研究和水声换能器开发，早在20世纪80年代末期，通过对第五类弯张换能器进行微型化之后，开创了月牙形换能器(Moonie)。

月牙形换能器如图4.8所示。它由一个沿厚度方向极化的压电陶瓷圆盘和两个黏合在两侧的厚金属端帽构成，两个金属端帽的内侧都有一个月牙形截面的浅腔。在用作传感器时，可将随机轴向压力转化为方向相反的径向力和切向力，因此d33和d31对有效压电系数dh的贡献都是正向的。

用作驱动器时，金属端帽变为机械转化器，将压电陶瓷盘小的径向位移转化并放大为垂直于端帽的轴向位移。月牙形换能器出现之后，很快获得广泛应用，比如用在拖曳阵列和光学扫描仪的精确微定位器上。但是它在结构上有些缺陷，有限元分析表明，其端帽上的轴向位移量不均匀，中心处位移大而端帽边缘处位移小，在黏结层上，较厚的端帽中有较大的应力集中，影响其使用寿命，并且增加了机械损耗，降低了换能器的效率。改进后金届帽采用钹式结构，使换能器克服了月牙形换能器的上述弱点。

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