超聲波流量計探頭及換能器原理  九十

然而，由于壓電材料各有一定的對稱性，這些分量未必都是獨立存在的，有些可以是零，有些可以彼此相等或以一定關系式相聯系，故實際上的獨立分量要少得多，特定的晶體總是只涉及很少幾個分量，在實用中計算起來并不復雜。通常可以把獨立分量的數目減少到由一個彈性張量、一個介電張量和一個壓電張量來決定壓電材料的性質。在實際應用中常見的有“31”、“33”和“15”等幾種分量。

在超聲檢測技術中主要應用的是在壓電體極化方向（定義為第三方向或Z方向）上的厚度振動，因此在該極化方向上激勵與變化的參量其下標即為“33”，如d33、g33等。對垂直于極化方向的另兩個相互垂直的方向即定為“1”（或“X”）和“2”（或“Y”）方向。

我們確定有關的壓電參數的物理意義如下：

[1]應變電場常數d33 = e/E = W/U （米/伏）

在機械自由狀態下（τ=0），沿極化方向施加電場引起沿極化方向的相對應變，或者說表征厚度方向上單位電壓產生應變的大小；式中W為簡單伸長（米），U為外加電壓（伏）。

[2]電場應力常數g33 = -E/τ = -U/P （伏米/牛頓）

在電開路狀態下（I=0），沿極化方向施加應力引起沿極化方向的相對開路典雅，或者說表征厚度方向上單位應力產生開路電場強度的大小；式中U為開路電壓，P為聲壓。

以上兩個參量（d33、g33）是在電聲換能器中主要的應用參量。

[3]應力電場常數i33 = -τ/E （牛頓/伏米）

表征沿極化方向（厚度方向）上單位電場強度產生應力的大小。

超聲波流量計