压电式超声换能器

法国物理学家居里兄弟于1880年发现了压电效应：当把一定数量的砝码放在一些天然晶体（如石英）上时，这些晶体表面会产生一定数量的电荷，而且产生的电荷数量与砝码的重量成正比。压电效应是可逆的，利用压电材料制作而成的压电换能器既可以作为发射器，也可作为接收器。

除了常见的天然石英晶体，还有很多的材料可以作为压电超声换能器的元件，如压电陶瓷、压电高分子聚合物、压电复合材料等。这些材料的来源、合成和加工的便利性和多样性使得利用这些材料能够生产出符合各种需求的压电设备。

与其他类型的超声换能器相比较，压电换能器有以下几个优点：一是能够产生类似于刚性活塞的高频均匀振动发生器；二是结构简单，激励电路制作容易，只需要极化压电陶瓷元件，而不需要极化电源（磁致伸缩式需要极化电源，因此电路的设计更为复杂）；三是换能器元件加工成型较为容易（如压电陶瓷和压电复合材料等均可以人工制作和合成），可用于多个领域和场景。(https://www.daowen.com)

基于上述原理，传统压电陶瓷式超声洁治设备中的换能器的工作原理可以简单地归结为以下内容：携带电极的压电陶瓷元件在一定频率和功率的交变电场下，发生频率性振动，从而带动与之接触的其他部件（如超声工作尖）产生活塞式振动，带来各种超声效应。