超聲波是一種能量存在的方式，超聲波通過高頻的振動作用于水介質(zhì)，從而產(chǎn)生超聲空化效應，這種空化效應已經(jīng)在超聲波清洗中得到應用，或者超聲波作用于傳聲媒介當中，能夠引起媒介之間發(fā)生不同的效應，已經(jīng)在基礎學科研究和工程應用開發(fā)都表示出非常廣闊的應用前景[12]。

按照超聲波研究內(nèi)容上劃分，可以分為功率超聲和檢測超聲兩大領域Bl]。檢測超聲是工業(yè)及醫(yī)學檢查的一種方法之一，也被認為是弱超聲的“被動應用”，功率超聲主要是通過超聲接觸對接觸面進行高頻的振動摩擦，以改變介質(zhì)的一些特性，所以功率超聲也被稱為“主動應用”[]。本課題主要是針對功率超聲波換能器進行研究。

超聲波的產(chǎn)生主要依靠的是超聲波換能器。超聲波換能器是一種能夠進行機、電能量或者聲、電能量轉(zhuǎn)換的器件。對于功率超聲換能器而言，換能器通過壓電材料的壓電效應將輸入的高頻電能轉(zhuǎn)換成高頻振動的機械能量。換能器的種類有很多，應用的領域也不相同，如磁致伸縮超聲換能器間，壓電陶瓷換能器等等。目前研究最為廣泛的是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器是依靠壓電陶瓷的壓電效應及逆壓電效應來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。

壓電陶瓷的壓電效應是由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起的，壓電材料主要有鈦酸鋇、錯鈦酸鉛、偏銳酸鉛、銳酸鉀鈉、鈦酸鉛等]。這些電介質(zhì)在某一恰當?shù)姆较蚴┘右欢ǖ耐饬r，會引起內(nèi)部電極分布狀態(tài)發(fā)生改變，在介質(zhì)的相對表面上會出現(xiàn)和外力成正比且極性相反的帶電電荷，這種由外力引起的電介質(zhì)的現(xiàn)象叫做壓電效應則。相反，若在電介質(zhì)上某一恰當?shù)姆较蚣由弦欢◤姸鹊耐怆妶鰰r，會引起電介質(zhì)內(nèi)部電極分布發(fā)生相應的變化，從而產(chǎn)生和外電場強度成正比的應變效應，這種由于外電場引起的電介質(zhì)的應變現(xiàn)象叫做逆壓電效應]。

功率超聲換能是超聲學領域中一個重要的分支學科。本課題主要針對壓電陶瓷式功率超聲波換能器展開研究。

20世紀初期超聲波技術開始出現(xiàn)，而我國50年代才開始進行大功率超聲的研究[]。隨著科學技術的發(fā)展特別是電子技術的發(fā)展，如單片機、DSP、FPFA等微處理器得快速發(fā)展，微處理器功能越來越強大，運算速度越來也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速發(fā)展，功率器件的容量不斷的增加，響應速度不斷的提高。對超聲波發(fā)生器的要求也越來越高，體積越來越小，功能越來越強大，越來越智能，可靠性進一步提高。

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