第五章 压电陶瓷电声器件
1．压电蜂鸣器
1.1压电蜂鸣元件
压电蜂鸣元件是将经过极化的压电陶瓷片粘贴在弹性振动板上而成的一种复合性结构，
弹性振动板大多为金属片。有单面贴和双面贴两种，前者称单压电片型，后者称双压电片型，
用得最普通的是前者，在加交流信号驱动时，压电瓷片伸缩，使整体发生弯曲振动，这样的
复合结构（图 63）被称作压电蜂鸣元件，因为它很薄又称压电振膜或压电振动板。
压电振动板大多为圆形，也有用方型或矩形，压电蜂鸣片在特定的频率共振，为了获得
高声压需在低阻抗的共振频率fr 附近的频率驱动压电元件。
（1） 复合板的谐振频率
压电蜂鸣元件的共振频率与元件尺寸、材料的弹性系数、密度、泊松比有关，还受支撑
方式及周围声学条件的影响。
纯弹性振动板的fr 的计算公式及支撑方式的影响请参看第二章机械振动基础知识中的
有关内容，但对于复合板应作修正，修正式1：
fr=αt ′/a 2{Y 2/ρ2(1-σ22)}1/2 (190)
子纯弹性板比较该式引进等效厚度概念用等效厚度t ′代替厚度t，而在对复合板估称
谐振频率时，我们常把复合板总厚度t=t 1+t 2 代替纯弹性板中的厚度t 。
式中t ′=t 2+t 1(C 1+C 2)·b/a (191)
式中C 1、C 2分别为压电瓷片的声速及弹性板的声速。
α为支撑有关的常数，这些经过计算简化，对于节圆、周边支撑、周边固定、中心支撑
α测为0.414 、 0.227 、 0.471 、 0.172 。
修正式2:
fr=αt/a 2{ Y 2/ρ2(1-22σ)}1/2·[（1-
23ξ+4
3ξ2）1/2/β] (192) 式中
ξ=（1-αβ2）/（1+αβ） (193)
α= Y 1/ Y 2 β=t 1/ t 2
式（190）～（193）中符号的下标1代表压电瓷片，下标2代表弹性板。
对于矩形板、方板的弯曲振动见式（72）、（73），它们复合板的频率修正方法可参看式
（190）～（193）。
（2） 压电蜂鸣元件的支撑和特性
压电蜂鸣元件的谐振频率随支撑条件不同而异。这已有叙述，此外，支撑条件不同，振
动状态和阻抗特性也不同。压电蜂鸣元件在自由振动时形成的节圆处支撑，其阻抗所受影响
最小。在周边支撑时，支撑部分不能完全固定，当用硬性粘合剂粘接时，其谐振频率接近周
边固定的情况。当用弹性好的硅胶粘接时，其谐振频率接近周边支撑情况.周边支撑的最大
振幅位置与节圆支撑一样均在圆心处，而中心支撑则圆心处振幅接近于零，所以中心支撑时
的谐振阻抗较高。
在实际使用中需将蜂鸣器装在有关机器中，周边支撑、中心支撑容易受相关机器的影响。
通常根据用途，选择支撑方法，要求单频高声压时多选用节圆支撑。
（3） 压电陶瓷材料和弹性板材料
在加上输入电压V 时，压电片四周所承受的经向作用力F 可由式（194）计算。
F =d 31)
(1111σt VY ? (194) 而 d 31=K 31(E 11T 33s ε)21
压电蜂鸣元件的微笑位移ξ与压电材料常数有如下关系：
ξ∝d 31·V =K p V 2
1E
11T 33s ε??σ (195) 由于声压正比于位移ξ，所以为了获得高声压，高灵敏度的压电蜂鸣元件需要压电瓷料
的K p、E
11s 、T
33ε大，而σ小。因ξ与K p 的一次方成正比，所以声压K p>65%。
弹性板的常用材料有铝、黄铜、不锈钢、钛、铁等，它们的性能参阅表36。
附：压电瓷料的E 11Y 通常在6～7，ρ在7左右，C 约3000 。
（4） 粘合层材料
粘合层通常用加有适量增粘剂的环氧树脂用咪唑类高温固化剂，加适当稀释剂后印刷在
弹性板上，因为是绝缘性胶合剂，所以要求粘合层很薄加压固化，因有一定压力，在受热早
期粘合剂流动性增强，压电瓷片表面有一定粗糙度一些电极点和金属弹性板直接接触形成所
谓的“导电岛”。这样，虽然粘合剂是绝缘性的，但是金属板与瓷片电极相重合的两个面在
电气上仍是导通的。
但是，这样的“导电岛”都是孤立的点，接触数目不定，所以在输入电流较大时，就会
因电流过分集中而引起导电岛烧毁或瓷片开裂，所以有专利提出在胶合剂内加入适量的导电
性微粒，实验证明加入后，谐振电阻可降低。
环氧树脂的另一缺点是在潮湿条件下会慢慢吸潮而软化而导致机—电转换性能恶化。
1.2共鸣腔
单独的压电蜂鸣元件因与气体的声阻抗不匹配，在加电压驱动时不能获得高声压，例如
在无支撑状态，加5V P －P 矩形波，10cm 处的声压级约60dB ，在使用中，需要提高。
为了提高声压给蜂鸣元件的适当支撑是必要的，特别是加上共鸣腔，有效利用共鸣产生
的声效应可大大提高声压。
图63就是常见的共鸣腔，它由一空腔
和短管组成，空腔为一截面积S 2与长度
L 2的一端封闭的管，与波长相比，尺寸均
远小于波长，空腔的另端与截面为S 1长度
L 2的短管相连接。
从连接处S 1端看过去的阻抗Z 12表示
式如下： 图63.共鸣腔及其模型
Z 12=-（21S S ）2 j 222L C S ωρ=-j V C S 2221ωρ=211C j ω (196)
式中 V 2=S 2·L 是腔的容积,C 21= V 2/S 12ρC 2
从管L 1入口处看过去的阻抗Z 21由下式表示：
Z 01=j(ωS 1L 1ρ- S 12ρC 2/ωV 2) (197)
它改写成 Z 01=j(ωM 11－1/ωC 21)
(198)
它由管L 1的声质量M 11和顺性C 21串联而成
它们的共振频率ω0=2111C M 1
(199)
考虑到辐射引起的同振质量的影响
M 11≈S 1（L 1+1.5π
S 1）ρ (200) 将式（200） C 21代入式（199）可得
ω0=C ) πS 1.5(L V S 1121
+ （201）
因S 1的半径为a 1 ， S 2的半径为a 2 ，则可导得
)
5.1(12112210a a a f L L C
+=π (202) 常用通式（203）表示：
)
(12112210a a a f K L L C
+=π （203） 式中K 为对长度L1的修正量，不同生产厂家给出的K 值不同，常见K 值为K=1.3 k=1.5
K=0.85 。这可能是各厂家根据实测统计而分别选定的。 当放音孔不是圆孔时，则用
π
S 1代替a 1,当放音孔有n 个时，则在式（203）的分子中乘以n 。
压电蜂鸣元件与共鸣腔体组合后被称作压电蜂鸣发声体。用（202）式计算出的f 0要比
实测略低，这是因为实际的M 11比式（200）的计算值稍小些。
当蜂鸣元件的谐振频率与腔的f 0一致时，发声体具有单峰特性，声压较高；不一致时，
为双峰特性，声压稍低，但特性较为平坦，即使是单峰特性的发声体在装入有关机器后，声
压—频率特性也会发生变化出现双峰或多个小峰。 1.3声压表达式
声压P 由振动板振动时对媒质的体积排除量U f ,当振动板在无限大障板上时，其前面轴
向上任意距离r 处一点的有效声压大小为：
| P (r) |=|U f |+ρ0 / r (204)
在r=1米处的声压 | P |=|U f |+ρ0 （205）
所以在f 一定时，P ∝U f 令f →0时，压电蜂鸣元件在周边支撑时的体积排除量为U 0
则U 0可由下式表示：
)}(12D )(1){D (1}D 2)(1){D (1)
(13422112222112222240σσσησσσσησηπ+++?+++++?+=V
M U a 式中a
b =η ，D 1、D 2分别为压电元件和金属板的弯曲刚度。 M V 是由压电效应产生的弯曲矩
αβ
βα++=1)1(23122V d t Y M V 式中，d 31—压电元件的压电常数，α=Y 1/Y 2 β=t 1/t 2 V ：施加电压 令K =+++?+++++?+)}(12D )(1){D (1}D 2)(1D ){1()
1(322112222212222σσσησσσσησ 则K M U V
a ?=4240ηπ （207）
所以在很低频率时（f →0）时，装在无限大障板上周边支撑的压电蜂鸣元件在1M 处（前
面轴向上）的声压P （f →0）的表达式如下：
P （f →0）=K M V
a ?424ηπ （208）
若已知弯曲振动元件的机械Q m ，则在谐振频率时的P fr 为P （f →0）的Q m 倍，即：
P fr =Q m P （f →0） （209）
当压电蜂鸣元件装在共鸣腔体中后声压还将大大提高，这可从下面的等效线路分析中得
知：
1.4 等效线路分析
当一电压施加于压电换能元件时，压电元件将电能转
换为机械能——力，该力作用于弹性板使之发生位移，由
于弹性板是分布参数系统，质量本身也包含着弹性和阻尼
性质，质量在空间连续分布，所以质量m 和弹性c 的位移
相同，所以它们的速度也相同，这时可用图64所示的等
效线路来表示，图中F 为由电能转换成的力F，力F 与换
能元件材料性能、元件尺寸的关系见式（194）
F 的频率随电信号频率而改变，当驱动电信号的频率f=
0021c m π时，则线路发生共振，
在共振时m 0、c 0上的力 图64.简化的压电振动板
可以是F的Q m倍，即所谓的力共振，所以在弹性板共振
时，的等效线路
弹性板振幅最大，振速也就最大，在同样面积下，体积
位移
V也最大，所以压电蜂鸣元件在共振频率时声压最大，
该体积位移V经腔体由放音孔向外辐射，参数图62可画成图65所示的等效电路。图65.压电发声体的等效线路
图中C A为腔体的声容，M A为放音孔（短管）的声容
量，R A为V流经短管的损失，Z AB为幅射声阻抗。由图65可知这是一个速度共振线路（这里的速度是体积速度U），共振时支路的V1、V2可以是V的Q倍，这就是为什么加上共鸣腔体后可提高声压。
一段共鸣腔体的Q值（不加网屏）可在100以上，振动板的Qm可在数十～一百范围内，所以在双共振条件下获得的声压级可比其低频时的声压级高60~80dB，在某些声学条件配合下可更高。
1.5 振动方式
压电蜂鸣器有两种振动方式：
（1） 利用压电蜂鸣器的共振点使其在共振频率振动发生声波。
（2） 在压电蜂鸣器的非共振点振动，产生声波。
在第一种方式中，它是在共振点附近的低阻抗工作，是输入电流的大小决定声压的大小，所以是电流驱动方式，适用于获得大音量。驱动波形以正弦波形效果好，这是因为正弦波不包含谐波成分以单一频率驱动，充分发挥共振效果。
在第二种方式中，这时阻抗高用他激振荡电路驱动，例如时钟信号他激振荡电路，多谐振荡电路，间歇振荡电路驱动，适用于不需大音量的场合，驱动波形用矩形波比正弦波形好，因压电蜂鸣器阻抗高，所以输入电流小，电流大小取决于压电蜂鸣元件的电容量，这种方式称电压驱动型。
利用第一种驱动方式的有效手段是
对压电瓷片的一面电极设计成分割电
极，为图66所示。
由分割电极将反馈信号送至晶体管
基极维持自激振荡，改变电源电压或回路电阻可改变音量，电路中引入脉冲线图66.具有分割电极的压电蜂鸣元件
圈可提高声压，这种电路（见图67）起
振快，通过控制电源的通断也可发出断
续音。
电流驱动型电路可获得1M100 dB
以上的声压。
在不需要大音量的情况下（如接开
关的确认音）采用第二种驱动方式，这
种方式更省能，大多用前面所述的各种他图67.三电极蜂鸣元件的自激振荡电路
激振荡电路。
使用何种驱动方式要根据用途选定。
将驱动电路内藏在压电发生体内产品被称作压电蜂鸣器。现在有一种超薄形压电蜂鸣器将电路元件直接装配在压电蜂鸣元件上面，中高度仅5mm。
在自激振荡电路中，起振时，其频谱是很宽的，为了避免激发起高频成分，反馈电极最好设计在压电瓷片的外周部分如图68所示。
1.6 压电发声体的特性
压电发声体的品种规格很多，
特性也各异，所以介绍的特性虽具
有一定的代表意义，可资参考，但
不能替代具体产品的特性测试，分
析结果。
（1）输入出特性
随输入电压的增加，输出声压级也增加但不是线性增加，例如输图68.反馈电极设在瓷片外周的压电蜂鸣元件
入电压30V p-p以下的发声体，当输入电压升高至20V p－p后，输出声压级增加很少，但耗电电流随输入电压直线上升。
（2）频率特性
共振点发振的发声体在共振频率输出声压级最大，耗电电流也是峰值。用矩形波驱动的非共振型发声体输出声压级，和耗电电流无明显的峰值，但有起伏。总的是频率高端的声压级和耗电电流比低频端要高。
（3）指向性
是半球形，但实际使用时，因安装机器的开口部形状不同，指向性稍有变化。
（4）连续寿命试验特性
40oC 90～95%RH中加入30V p-p矩形坡，2.5KHz，1000hr后输出声压级无变化，实用时施加电压远低于30V p-p（要求V p-p以下）所以高电压下有1000 hr以上的寿命可以被认为是永久性的。
（5）温度特性
加矩形波10V p-p2.5KHz，温度由－20oC变化至80oC，声压级略有增加，耗电也稍有增加。
（6）其他特性
60oC 90－90KH的潮湿环境中1000hr后无异常，1m高落下也几乎无影响。
1.7 使用上的注意事项
（1）安装时要考虑到安装位置，周围声阻抗的影响，安装后要确认压电蜂鸣器所受影响很小能保持原有特性。
（2）避免从高处跌落，因为受冲击后，压电元件会产生数mV～数V的浪涌电压损坏周边电路的晶体管或IC，必要时电路中要加接吸收浪涌的保护元件，也有的压电蜂鸣器内藏浪涌吸收元件。
（3）在高温，高湿下勿长时间加直流电压，以免特性劣化。
（4）驱动电压为正弦波时，由于低频驱动时声压降低，为提高声压，可利用矩形波驱动，或者在共振频率附近驱动。
1.8 电极问题
压电蜂鸣元件大多采用银电极，但Ag在高温、高湿、支流电场下会产生Ag离子迁移现象，这对于超薄型压电瓷片而言，就有可能在使用一段时间后，产生绝缘电阻下降甚至短路等质量问题。Ag电极需要2～4mm厚度才会有足够的电极强度，这对于50mm以下的压电瓷
片，电极就成为质量负荷而影响机械振动，而镍电极达到同样的电极强度，厚度仅为Ag 电极的1/10，Ni 不会发生迁移现象，所以压电陶瓷越薄,Ni 电极比Ag 电极的优越性越明显。
1.9 闭后腔的影响
一个封闭后腔相当于给压电蜂鸣元件增加一个力劲S m2、S m1 ，可用下式计算：
S m2=C 02ρ0S 2/V (210)
式中C 0：空气中的声速，ρ0：空气密度
S ：压电蜂鸣元件的有效面积， V：封闭后腔的容积
这时压电蜂鸣元件的共振频会增加可用下式计算：
f r =m
m2m1M )S (S 2π1+ （211） 式中，S m1是粘在腔体中的蜂鸣元件的力劲，S m1的求法：先测出后腔未加盖时的谐振频率f r1=m
m1M S 21
π和M M =4/5ρt a 2 M m 为蜂鸣元件等效质量 ∴ S m1=4π2M m f r1 （212）
由式（211）可知当S m2远小于S m1时封闭后腔对谐振频率的影响和忽略当S m2不可忽略（S m2较小或后腔V 较小）则设计时必须把这一影响估算在内。
另外，封闭的后腔中的气体会因温度变化而发生膨胀或收缩而使其力劲改变，这导致频率随温度（夏、冬季）变化，所以可在后盖开一小孔。
2. 压电陶瓷送受话器
从结构上看，压电陶瓷送受话器（以下简称送受话器）由压电蜂鸣元件和前、后腔组成，前腔外盖上有受、放音孔，有的送话器的前盖是由狭缝接受声波，后腔外盖开有泄声孔或泄气孔。
2.1 受话器
(1)性能要求：
(a)300～3400Hz 内声压频率特性平坦。
(b)灵敏度高
(2)设计原理
蜂鸣器工作原理介绍及并联电阻原理 目前市场上广泛使用的蜂鸣器有电磁式与压电式，我司使用的蜂鸣器以压电式为主。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器，压电蜂鸣片（以压电陶瓷为主，如下图所示），阻抗匹配器及共鸣箱，外壳等组成。其主要原理是以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的震动而发声。 压电陶瓷其实是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。 所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波振动那样小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，便会产生电位差，这是正压电效应。反之，施加激励电场或电压，介质将产生机械变形，产生机械应力，称逆压电效应。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。压电式蜂鸣器就是运用其将电能转换问机械能的逆压电效应。 压电蜂鸣器的主要应用电路如下图所示，R为阻抗匹配电阻。 当脉冲信号为高电平时，通过三级管导通，则在蜂鸣器两端形成一个VDC的电压，使压电陶瓷产生形变。当脉冲信号为低电平时，通过三极管关断。此时压电陶瓷形变复原，则在其两端产生一个由机械能转换为电能的电压，此时的电压需要通过阻抗匹配电阻进行释放，从而可使蜂鸣器产生一个稳定频率的声音信号。如下图所示，幅值与VDC相等，频率与芯片控制端口频率相等。 压电蜂鸣片
蜂鸣器端口信号主控芯片端口信号 R=1K时蜂鸣器两端信号
蜂鸣器两端，以及当R=1K时，其等效电容的放电时间为46us 蜂鸣器两端，以及当R=100Ω时，其等效电容的放电时间为6.8us
1、电子元器件行业现状 我国电子元件的产量已占全球的近39％以上。产量居世界第一的产品有：电容器、电阻器、电声器件、磁性材料、压电石英晶体、微特电机、电子变压器、印制电路板。 伴随我国电子信息产业规模的扩大，珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾地区、部分中西部地区四大电子信息产业基地初步形成。这些地区的电子信息企业集中，产业链较完整，具有相当的规模和配套能力。 我国电子材料和元器件产业存在一些主要问题：中低档产品过剩，高端产品主要依赖进口；缺乏核心技术，产品利润较低；企业规模较小，技术开发投入不足。 2、电子元器件行业发展趋势 技术发展趋势 新型元器件将继续向微型化、片式化、高性能化、集成化、智能化、环保节能方向发展。 市场需求分析 随着下一代互联网、新一代移动通信和数字电视的逐步商用，电子整机产业的升级换代将为电子材料和元器件产业的发展带来巨大的市场机遇。 我国“十一五”发展重点 我国《电子基础材料和关键元器件“十一五”专项规划》重点强调新型元器件、新型显示器件和电子材料作为主要分产业的发展目标。 注：上表所列信息与数据引自商务部网站、国研网、统计局网站 3、阿里巴巴关于“电子元器件”买家分布情况 在alibaba买家分布中，广东、浙江、江苏买家数占78%，其市场开发潜力巨大。 4、阿里巴巴电子元器件企业概况
目前通过阿里巴巴搜索“电子元器件”有43533310条产品供应信息，这些企业中有很多实现了从做网站、做推广、找买家，谈生意、成交等一站式的业务模式。当前有效求购“电子元器件”的信息已达到50536条（数据截止2008-10-23）。 阿里巴巴部分电子元器件行业企业 公司名称合作年限公司名称合作年限深圳市百拓科技有限公司 3 靖江市柯林电子器材厂 6 深圳赛格电子市场广发电子经营部 4 乐清市东博机电有限公司 6 镇江汉邦科技有限公司7 温州祥威阀门有限公司 6 无锡市国力机电工程安装有限公司 5 上海纳新工业设备有限公司 6 深圳市恒嘉乐科技有限公司 6 天津市天寅机电有限公司科技 开发分公司 6 厦门振泰成科技有限公司 6 常州市武进坂上继电器配件厂 6 5、同行成功经验分享 公司名：佛山市禅城区帝华电子五金制品厂——一个“很有想法”的诚信通老板主营产品：16型电位器;开关电位器;调光电位器;调速电位器;直滑式电位器等加入诚信通年限：第4年 佛山市禅城区帝华电子五金制品厂的董仁先生是一个“很有想法”的老板，虽然公司成立的时间不长，但是有很多经营理念。董先生是很健谈的人，据他介绍，帝华电子是以生产进口碳膜电位器和五金批咀的专业厂家，加入阿里巴巴诚信通已有两年时间。对于加入诚信通的目的，董先生的解释比较独特：“我们的产品属于电子设备及家用电器的元器件，和终端消费者没有直接的联系，就是把我们的产品扔两箱在大街上，扫大街的都没人要。而且我们的销售方式和普通厂家也不太一样，我们在国际国内都有销售办事处，同时还采用配套享受的形式。因此，我们加入诚信通并不是希望直接获得订单，而是想通过阿里巴巴的巨大知名度来提升我们公司的知名度，要让相关客户都知道中国有我们这样一个生产进口碳膜电位器和五金批咀的专业厂家。” 对于经营管理上的困难，董先生直言不讳：“当然，我们现在也遇到不少的困难，最困扰我的两个主要问题一是运输物流，二是生产。到现在我还没找到值得信赖和长期合作的物流公司，公司产品的运输经常得不到保证。现在阿里巴巴的网络交易渠道和交易方式已经很完善，我们也迫切希望阿里巴巴能提供物流服务。另一方面，最关键是生产上的问题，我们的生产往往赶不上订单的速度，这两个问题我正在努力解决中。” 对于公司今后的长远发展，“我们现在还属于生产元器件的厂家，随着公司的壮大，今后我们还将向半成品和终端消费品发展，我希望我们能形成终端消费品和相关的配套产业一条龙生产。”董先生显得踌躇满志。
微型电声元器件和消费类电声产品 行业分析报告
目录 一、行业管理体制与相关产业政策 (5) 1、行业主管部门与行业监管体制 (5) 2、行业政策 (5) 二、行业竞争格局与发展趋势 (7) 1、行业基本情况 (7) 2、行业竞争格局 (8) （1）我国电声行业的市场化程度不断提高 (8) （2）我国已经成为世界最大电声产品的制造基地 (8) （3）我国电声行业仍以中低端产品为主 (9) （4）中低端市场竞争加剧，高端市场集中化趋势明显 (9) 3、进入本行业的主要障碍 (10) （1）综合技术实力 (10) （2）供应体系认证 (10) （3）规模效应与成本控制水平 (11) （4）快速应变能力 (11) 4、市场供求、变动趋势及其原因 (12) 三、影响行业发展的有利和不利因素 (15) 1、有利因素 (15) （1）市场容量巨大 (15) （2）新技术和新产品不断涌现 (16) （3）产业的国际转移趋势 (16) （4）内需不断扩大 (16) （5）国家产业政策的支持 (17)
2、不利因素 (17) （1）技术和管理人才相对短缺 (17) （2）国内电声企业生产规模有待于进一步提高 (18) 四、行业技术水平及特点、经营模式和行业特性 (18) 1、行业技术水平与技术特点 (18) （1）微型电声元器件 (18) ①小型化、微型化成为电声元器件产品发展的主流方向 (18) ②以阵列技术为代表的噪声抑制技术成为关键技术 (19) ③MEMS 技术开始应用于高端产品 (19) ④数字麦克风技术 (19) ⑤扬声器模组设计技术 (20) （2）消费类电声产品 (20) ①在产品工业设计技术方面重视舒适性、个性化 (20) ②通过多项技术实现高品质的音质效果 (20) ③精密模具快速开发能力成为产业链中的核心环节 (21) 2、行业经营模式 (21) （1）由OEM、ODM向提供整体解决方案方向发展 (21) （2）整体解决方案模式的特征 (22) 3、行业的周期性、区域性或季节性 (23) 五、本行业与上、下游行业之间的关系 (24) 六、行业出口相关的政策及影响 (25) 七、行业主要企业简况 (26) 1、AAC声学科技控股有限公司 (26) 2、美律实业股份有限公司 (26)
压电陶瓷及其测量原理 近年来，压电陶瓷的研究发展迅速，取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中，成为不可或缺的现代化工业材料之一。由于压电材料的各向异性，每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同，这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。同时，压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。 （一）压电陶瓷的主要性能及参数 （1）压电效应与压电陶瓷 在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式，即晶体的对称性所决定。在声波测井仪器中，发射探头利用的是正压电效应，接收探头利用的是逆压电效应。 （2）压电陶瓷的主要参数 1、介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。在交变电场下，电介质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相），由电导过程所引起；另一种为无功部分（异相），由介质弛豫过程所引起。介质损耗是异相分量与同相分量的比值，如图 1 所示，C I 为同相分量，R I 为异相分量，C I 与总电流 I 的夹角为δ，其正切值为 CR I I C R ωδ1 tan == 其中ω 为交变电场的角频率，R 为损耗电阻，C 为介质电容。
图 1 交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时） 2、机械品质因数 机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时，材料内部能量消耗程度的一个参数，它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。机械品质因数越大，能量的损耗越小。产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。机械品质因数m Q 的定义为： π2 的机械能 谐振时振子每周所损失能谐振时振子储存的机械?=m Q 机械品质因数可根据等效电路计算而得 11 1 11 R L C R Q s s m ωω= = 式中1R 为等效电阻（Ω），s ω 为串联谐振角频率（Hz ），1C 为振子谐振时的等效电容（F ），1L 为振子谐振时的等效电感。m Q 与其它参数之间的关系将在后续详细推导。 不同的压电器件对压电陶瓷材料的m Q 值的要求不同，在大多数的场合下（包括声波测井的压电陶瓷探头），压电陶瓷器件要求压电陶瓷的m Q 值要高。 3、压电常数 压电陶瓷具有压电性，即在其外部施加应力时能产生额外的电荷。其产生的电荷与施加的应力成比例，对于压力和张力来说，其符号是相反的，电位移 D （单位面积的电荷）和应力σ 的关系表达式为：dr A Q D == 式中 Q 为产生的电荷（C ），A 为电极的面积（m 2），d 为压电应变常数（C/N ）。 在逆压电效应中，施加电场 E 时将成比例地产生应变 S ，所产生的应变 S 是膨胀还是收缩，取决于样品的极化方向。
蜂鸣器的介绍 推荐 一）蜂鸣器的介绍 1．蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 2．蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 3．蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 （二）蜂鸣器的结构原理 1．压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 2．电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 一、常规电磁蜂鸣器产品是如何工作的？ 无源电磁蜂鸣器工作原理是：交流信号通过绕在支架上的线包在支架的芯柱上产生一交变的磁通，交变的磁通和磁环恒定磁通进行叠加，使钼片以给定的交流信号频率振动并配合共振腔发声。产品的整个频率和声压的响应曲线与间隙值、钼片的固有振动频率（可粗略折射为小钼片的厚度）、外壳（亥姆霍兹共振声腔）频率、磁环的磁强漆包线的线径有直接关系。 二、常规电磁无源蜂鸣器产品由哪些材料组成？ 三、常规压电蜂鸣器产品是如何工作的？
电声元器件行业分析报告
目录 一、行业管理体制和行业政策 (5) 1、行业主管部门与行业监管体制 (5) 2、行业政策 (5) 二、行业总体概况 (7) 三、行业竞争状况 (8) 1、我国已成为全球电声产品制造基地，领先企业已达国际一流水平 (8) 2、中低端市场竞争加剧，高端市场集中化趋势明显 (8) 四、进入本行业的主要障碍 (9) 1、技术实力障碍 (9) 2、严格的合格供应商认证障碍 (10) 3、生产工艺与设备障碍 (12) 4、生产规模障碍 (13) 5、人才障碍 (13) 五、市场需求、变动趋势及其原因 (14) 1、微型电声元器件的需求来源 (14) 2、主要下游行业的发展趋势 (15) （1）手机 (15) （2）笔记本电脑 (16) （3）平板电视 (17) （4）数码相机 (18) （5）PMP (18) 3、微型电声元器件市场需求及发展趋势 (19) （1）微型麦克风 (19) （2）微型扬声器/受话器 (21) 六、影响本行业发展的有利和不利因素 (23)
1、有利因素 (23) （1）应用领域广泛、市场容量巨大 (23) （2）国家产业政策的支持 (24) （3）新技术和新产品不断涌现 (25) （4）产业的国际转移趋势 (25) 2、不利因素 (26) （1）我国微型电声元器件行业总体技术水平仍待提高 (26) （2）国内微型电声元器件企业生产规模有待进一步提高 (26) （3）国内微型电声元器件生产企业面临一定的劳动力成本上升压力 (26) 七、行业技术水平和技术特点及其发展方向 (27) 1、微型化成为电声元器件发展的主流方向 (27) 2、以阵列技术为代表的环境噪声抑制技术成为关键技术 (27) 3、数字化 (28) 4、MEMS技术 (29) 5、可贴装化 (29) 八、行业经营模式 (30) 九、行业的周期性、季节性与区域性 (30) 1、行业的周期性 (30) 2、行业的季节性 (31) 3、行业的区域性 (31) 十、与上下游行业之间的关联性 (32) 十一、行业主要企业情况 (32) 1、国内竞争对手 (32) （1）瑞声声学 (32) （2）歌尔声学 (33) （3）新嘉联 (33) 2、国际主要企业 (33)
压电陶瓷性能参数解析 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
在机械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT表示，上角标T表示机械自由条件。在机械夹持条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表示，上角标S表示机械夹持条件。由于在机械自由条件下存在由形变而产生的附加电场，而在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电常数数值是不同的。 根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，ε11S，ε11S。 （2）介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所 具有的重要品质指标之一。在交变电场下，介质 所积蓄的电荷有两部分：一种为有功部分（同 相），由电导过程所引起的；一种为无功部分 （异相），是由介质弛豫过程所引起的。介质损 耗的异相分量与同相分量的比值如图1-1所示， Ic为同相分量，IR为异相分量，Ic与总电流I 的夹角为δ，其正切值为 (1-4) 式中，ω为交变电场的角频率，R为损耗电阻，C为介质电容。由式（1-4）可以看出，I R大时，tanδ也大；I R小时tanδ也小。通常用 tanδ来表示的介质损耗，称为介质损耗正切值或损耗因子，或者就叫做介质损耗。 处于静电场中的介质损耗来源于介质中的电导过程。处于交变电场中的介质损耗，来源于电导过程和极化驰豫所引起的介质损耗。此外，具有铁电性的压电陶瓷的介质损耗，还与畴壁的运动过程有关，但情况比较复杂，因此，在此不予详述。 （3）弹性常数 压电陶瓷是一种弹性体，它服从胡克定律：“在弹性限度范围内，应力与应变成正比”。设应力为T，加于截面积A的压电陶瓷片上，其所产生的
一基本概念 电声学的研究对象集中在200-20KHz的可听频率范围。而与电声学相关的元件就是电声器件。手机中最基本的几个电声器件，分别是喇叭、受话器和麦克风，它们的作用如下。 喇叭（SPEAKER）：手机中用于播放铃声的电声器件。 受话器（RECEIVER）：手机中用于输出语音的电声器件。 麦克风（MICROPHONE）：手机中用于接收话音的电声器件。 各器件在手机中的位置示例 以最常见的折叠手机为例，喇叭、受话器和麦克风在手机中的位置分别如图一所示。 图一 二手机电声原理 2.1 手机通话原理 手机与基站之间的基本通话原理如图二所示。 图二
2.1.1 Up-link:上行线路 手机麦克风接收话音—>手机对话音进行处理—>处理后的语音信号发送给基站。 2.1.2 Down-link:下行线路 基站将语音信号发送给手机—>手机将语音信号还原为话音—>话音通过手机的受话器播放出来。 2.1.3 Side-tone:侧音 即说话者不仅能从受话器中听到对方说话的声音，同时也能听到自己说话的声音及环境噪声。侧音相对于话音来说通常是被覆盖掉的。 2.2 手机的信号流程 手机内部对语音信号进行处理的过程如图三所示，手机的麦克风接收到了语音信号（模拟信号），经过手机DSP芯片的处理，转化为数字信号，分别通过高通滤波器和低通滤波器，滤除高频和低频的干扰信号，再将剩余的语音信号通过受话器还原为声音，传到人耳里，这就是手机对语音信号处理的全过程。 图三 所以说，手机的通话过程就是一个将声音信号转化为电信号，再将电信号还原为声音信号的过程。
三手机电声器件工作原理 3.1 喇叭和受话器的工作原理 3.1.1 喇叭和受话器的分类 按功能可以将喇叭和受话器分为以下几类： 1）单体喇叭； 2）单体受话器； 3）二合一单面发声喇叭：同时具有喇叭和受话器的功能，且喇叭和受话器都从同一面发声； 4）二合一双面发声喇叭：同时具有喇叭和受话器的功能，但喇叭和受话器都分别由两面发声； 3.1.2 喇叭和受话器的结构 在不同类型的喇叭和受话器中，以二合一双面发声的喇叭结构最为复杂，同时包含了喇叭和受话器的结构。因此以二合一双面发声喇叭为例，讲解喇叭和受话器的结构。图四是一个二合一双面发声喇叭的结构图，图中朝上的一面为喇叭（直径较大），朝下的一面为受话器（直径较小），喇叭和受话器共用一套振动磁芯和发声腔体，但有各自的震动膜，向不同的方向辐射出声音。 图四 图中： 1）为喇叭外壳的框架； 2）和3）分别是受话器和喇叭的栅格，也就是供发声的发声孔； 4）和5）分别是受话器和喇叭的振膜，是进行振动发声的主要部件；
蜂鸣器驱动模块 在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。这里对中颖电子的单片机在蜂鸣器驱动上的应用作一下描述。 1.驱动方式 由于自激蜂鸣器是直流电压驱动的，不需要利用交流信号进行驱动，只需对驱动口输出驱动电平并通过三极管放大驱动电流就能使蜂鸣器发出声音，很简单，这里就不对自激蜂鸣器进行说明了。这里只对必须用1/2duty的方波信号进行驱动的他激蜂鸣器进行说明。 单片机驱动他激蜂鸣器的方式有两种：一种是PWM输出口直接驱动，另一种是利用I/O定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。 PWM输出口直接驱动是利用PWM输出口本身可以输出一定的方波来直接驱动蜂鸣器。在单片机的软件设置中有几个系统寄存器是用来设置PWM口的输出的，可以设置占空比、周期等等，通过设置这些寄存器产生符合蜂鸣器要求的频率的波形之后，只要打开PWM输出，PWM输出口就能输出该频率的方波，这个时候利用这个波形就可以驱动蜂鸣器了。比如频率为2000Hz的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为500μs，这样只需要把PWM的周期设置为500μs，占空比电平设置为250μs，就能产生一个频率为2000Hz的方波，通过这个方波再利用三极管就可以去驱动这个蜂鸣器了。 而利用I/O定时翻转电平来产生驱动波形的方式会比较麻烦一点，必须利用定时器来做定时，通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形，这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。比如为2500Hz的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为400μs，这样只需要驱动蜂鸣器的I/O口每200μs翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz，占空比为1/2duty的方波，再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。 2.蜂鸣器驱动电路 由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。 蜂鸣器的驱动电路有很多种，这里举两个常用的例子，也是建议使用的驱动电路： 1.1.无源压电式蜂鸣器、无源电磁式蜂鸣器（他激）
压电陶瓷及其测量原理 近年来，压电陶瓷的研究发展迅速，取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中，成为不可或缺的现代化工业材料之一。由于压电材料的各向异性，每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同，这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。同时，压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。 （一）压电陶瓷的主要性能及参数 （1）压电效应与压电陶瓷 在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式，即晶体的对称性所决定。在声波测井仪器中，发射探头利用的是正压电效应，接收探头利用的是逆压电效应。 （2）压电陶瓷的主要参数 1、介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。在交变电场下，电介质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相），由电导过程所引起；另一种为无功部分（异相），由介质弛豫过程所引起。介质损耗是异相分量与同相分量的比值，如图 1 所示，C I 为同相分量，R I 为异相分量，C I 与总电流 I 的夹角为δ，其正切值为CR I I C R ωδ1tan == 其中ω 为交变电场的角频率，R 为损耗电阻，C 为介质电容。
图 1 交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时） 2、机械品质因数 机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时，材料内部能量消耗程度的一个参数，它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。机械品质因数越大，能量的损耗越小。产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。机械品质因数m Q 的定义为： 机械品质因数可根据等效电路计算而得 式中1R 为等效电阻（Ω），s ω 为串联谐振角频率（Hz ），1C 为振子谐振时的等效电容（F ），1L 为振子谐振时的等效电感。m Q 与其它参数之间的关系将在后续详细推导。 不同的压电器件对压电陶瓷材料的m Q 值的要求不同，在大多数的场合下（包括声波测井的压电陶瓷探头），压电陶瓷器件要求压电陶瓷的m Q 值要高。 3、压电常数 压电陶瓷具有压电性，即在其外部施加应力时能产生额外的电荷。其产生的电荷与施加的应力成比例，对于压力和张力来说，其符号是相反的，电位移 D （单位面积的电荷）和应力σ 的关系表达式为：dr A Q D == 式中 Q 为产生的电荷（C ），A 为电极的面积（m2），d 为压电应变常数（C/N ）。 在逆压电效应中，施加电场 E 时将成比例地产生应变 S ，所产生的应变 S 是膨胀还是收缩，取决于样品的极化方向。 S=dE 两式中的压电应变常数 d 在数值上是相同的，即E S D d ==σ 另一个常用的压电常数是压电电压常数 g ，它表示应力与所产生的电场的关系，或应变与所引起的电位移的关系。常数 g 与 d 之间有如下关系： εd g = 式中ε为介电系数。在声波测井仪器中，压电换能器希望具有较高的压电应变常数和压电电压常数，以便能发射较大能量的声波并且具有较高的接受灵敏度。 4、机电耦合系数 当用机械能加压或者充电的方法把能量加到压电材料上时，由于压电效应和逆压电效应，机械能（或电能）中的一部分要转换成电能（或机械能）。这种转换的强弱用机电耦合系数 k 来表示，它是
微电声器件项目 可行性计划 规划设计/投资分析/实施方案
微电声器件项目可行性计划 微电声器件是指利用电磁感应、静电感应或压电效应等实现电声转换的微型元器件，主要包括微型麦克风、微型扬声器和微型受话器等。随着全球电子产品逐渐趋于微型化、智能化，消费性电子产品的快速发展为微电声产品行业提供了巨大的发展机会。中国在微电声器下游需求整体扩大的情况下，通过内销与出口促进微电声器件行业规模的不断增长。未来，随着VR技术的发展与应用，微电声器件行业迎来更广阔的发展前景。近年来，大众消费市场的繁荣推动了我国消费电子产业的快速发展，特别是智能手机产业的快速发展，改变了整个电子产业的生态链，为微电声器件行业提供了重大发展机遇。 该微电声器件项目计划总投资3376.28万元，其中：固定资产投资2392.78万元，占项目总投资的70.87%；流动资金983.50万元，占项目总投资的29.13%。 达产年营业收入7610.00万元，总成本费用5731.41万元，税金及附加67.01万元，利润总额1878.59万元，利税总额2204.72万元，税后净利润1408.94万元，达产年纳税总额795.78万元；达产年投资利润率55.64%，投资利税率65.30%，投资回报率41.73%，全部投资回收期3.90年，提供就业职位129个。
项目报告所承载的文本、数据、资料及相关图片等，均出自于为潜在投资者或审批部门披露可信的项目建设信息之目的，报告客观公正地展现建设项目的现状市场及发展趋势，不含任何明示性或暗示性的条件，也不构成决策时的主导和倾向性意见。经项目承办单位法定代表人审查并提供给报告编制人员的项目基本情况、初步设计规划及基础数据等技术资料和财务资料，不存在任何虚假记载、误导性陈述，公司法定代表人已经郑重承诺：对其内容的真实性、准确性、完整性和合法性负责，并愿意承担由此引致的全部法律责任。 ......
【最新整理，下载后即可编辑】 蜂鸣器知识汇总 1)蜂鸣器的介绍 1．蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 2．蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 3．蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 2)蜂鸣器的分类 蜂鸣器根据结构不同分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器； 无论是压电式蜂鸣器还是电磁式蜂鸣器，都有有源和无源的区分，其中，“有源”是指蜂鸣器本身内含驱动了，直接给它一定的电压就可以响；“无源”是需要靠外部的驱动才可以响的 1.蜂鸣器的结构原理 压电式蜂鸣器：以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的振动而发声，主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出 1.5~ 2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 压电式蜂鸣器需要比较高的电压才能有足够的音压,一般建议为9V以上。压电的有些规格，可以达到120dB以上，较大尺寸的也很容易达到100dB 电磁式蜂鸣器：用电磁的原理，通电时将金属振动膜吸下，不通电时依振动膜的弹力弹回，由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 用1.5V就可以发出85dB以上的音压了，唯消耗电流会大大的高于压电式蜂鸣器， 2.有源蜂鸣器和无源蜂鸣器 有源蜂鸣器直接接上额定电源(新的蜂鸣器在标签上都有注明)就可连续发声，有源蜂鸣器工作的理想信号是直流电，通常标示为VDC、VDD等。因为蜂鸣器内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，从面实出磁场交变，带动钼片振动发音。 但是在某些有源蜂鸣器在特定的交流信号下也可以工作，只是对交流信号的电压和频率要求很高，此种工作方式一般不采用。 无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才能发声，原因在于内部没有驱动电路。无源蜂鸣器工作的理想信号方波。如果给预直流信号蜂鸣器是不响应的，因为磁路恒定，钼片不能振动发音。有些公司和工厂称为讯响器，国标中称为声响器。 3.外观区分有源蜂鸣器和无源蜂鸣器
压电陶瓷及其测量原理 近年来,压电陶瓷得研究发展迅速,取得一系列重大成果,应用范围不断扩大,已深入到国民经济与尖端技术得各个方面中,成为不可或缺得现代化工业材料之一。由于压电材料得各向异性,每一项性能参数在不同得方向所表现出得数值不同,这就使得压电陶瓷材料得性能参数比一般各向同性得介质材料多得多。同时,压电陶瓷得众多得性能参数也就是它广泛应用得重要基础。 (一)压电陶瓷得主要性能及参数 (1)压电效应与压电陶瓷 在没有对称中心得晶体上施加压力、张力或切向力时,则发生与应力成比例得介质极化,同时在晶体两端将出现正负电荷,这一现象称为正压电效应;反之,在晶体上施加电场时,则将产生与电场强度成比例得变形或机械应力,这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体就是否出现压电效应由构成晶体得原子与离子得排列方式,即晶体得对称性所决定。在声波测井仪器中,发射探头利用得就是正压电效应,接收探头利用得就是逆压电效应。 （2）压电陶瓷得主要参数 1、介质损耗 介质损耗就是包括压电陶瓷在内得任何电介质得重要品质指标之一。在交变电场下,电介质所积蓄得电荷有两种分量:一种就是有功部分(同相),由电导过程所引起;另一种为无功部分(异相),由介质弛豫过程所引起。介质损耗就是异相分量与同相分量得比值,如图1 所示,为同相分量,为异相分量,与总电流I 得夹角为,其正切值为其中ω为交变电场得角频率,R 为损耗电阻,C 为介质电容。
图1 交流电路中电压电流矢量图(有损耗时) 2、机械品质因数 机械品质因数就是描述压电陶瓷在机械振动时,材料内部能量消耗程度得一个参数,它也就是衡量压电陶瓷材料性能得一个重要参数。机械品质因数越大,能量得损耗越小。产生能量损耗得原因在于材料得内部摩擦。机械品质因数得定义为: 机械品质因数可根据等效电路计算而得 式中为等效电阻(Ω), 为串联谐振角频率(Hz), 为振子谐振时得等效电容(F),为振子谐振时得等效电感。与其它参数之间得关系将在后续详细推导。 不同得压电器件对压电陶瓷材料得值得要求不同,在大多数得场合下(包括声波测井得压电陶瓷探头),压电陶瓷器件要求压电陶瓷得值要高。 3、压电常数 压电陶瓷具有压电性,即在其外部施加应力时能产生额外得电荷。其产生得电荷与施加得应力成比例,对于压力与张力来说,其符号就是相反得,电位移D(单位面积得电荷)与应力得关系表达式为: 式中Q 为产生得电荷(C),A 为电极得面积(m2),d 为压电应变常数(C/N)。在逆压电效应中,施加电场 E 时将成比例地产生应变S,所产生得应变S 就是膨胀还就是收缩,取决于样品得极化方向。 S=dE 两式中得压电应变常数d 在数值上就是相同得,即 另一个常用得压电常数就是压电电压常数g,它表示应力与所产生得电场得关系,或应变与所引起得电位移得关系。常数g 与 d 之间有如下关系: 式中为介电系数。在声波测井仪器中,压电换能器希望具有较高得压电应变常数与压电电压常数,以便能发射较大能量得声波并且具有较高得接受灵敏度。 4、机电耦合系数 当用机械能加压或者充电得方法把能量加到压电材料上时,由于压电效应与逆压电效应,机械能(或电能)中得一部分要转换成电能(或机械能)。这种转换得强弱用机电耦合系数k 来表示,它就是一个量纲为一得量。机电耦合系数就是综合反映压电材料性能得参数,它表示压
蜂鸣器是如何分类的 BUZZER蜂鸣器的分类： 1、按其驱动方式的原理分，可分为：有源蜂鸣器（内含驱动线路）和无源蜂鸣器（外部驱动）； 2、按构造方式的不同，可分为：电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器； 3、按封装的不同，可分为：DIP BUZZER（插针蜂鸣器）和SMD BUZZER（贴片式蜂鸣器）； 4、按电流的不同，可分为：直流蜂鸣器和交流蜂鸣器，其中，以直流最为常见压电式蜂鸣器，用的是压电材料，即当受到外力导致压电材料发生形变时压电材料会产生电荷。同样，当通电时压电材料会发生形变。 电磁式蜂鸣器，主要是利用通电导体会产生磁场的特性，用一个固定的永久磁铁与通电导体产生磁力推动固定在线圈上的鼓膜。 由于两种蜂鸣器发音原理不同，压电式结构简单耐用但音调单一音色差，适用于报警器等设备。而电磁式由于音色好，所以多用于语音、音乐等设备。 蜂鸣器的工作原理 蜂鸣器的发声原理由振动装置和谐振装置组成，而蜂鸣器又分为无源他激型与有源自激型。 无源他激型蜂鸣器的工作发声原理是：方波信号输入谐振装置转换为声音信号输出，无源他激型蜂鸣器的工作发声原理图如下： 有源自激型蜂鸣器的工作发声原理是：直流电源输入经过振荡系统的放大取样电路在谐振装置作用下产生声音信号，有源自激型蜂鸣器的工作发声原理图如下：
三极管在蜂鸣器用的作用？ 三极管的作用是放大声音信号.三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB 也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。
压电材料的主要性能参数 （1） 介电常数ε 介电常数是反映材料的介电性质，或极化性质的，通常用ε来表示。不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。例如，压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大，而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。 介电常数ε与元件的电容C ，电极面积A 和电极间距离t 之间的关系为 ε=C ·t/A 式中C ——电容器电容；A ——电容器极板面积；t ——电容器电极间距 当电容器极板距离和面积一定时，介电常数ε越大，电容C 也就越大，即电容器所存储电量就越多。由于所需的检测频率较低，所以ε应大一些。因为ε大，C 就相应大，电容器充放电时间长，频率就相应低。 (2)压电应变常数 压电应变常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小： 31(/)t d m V U = 式中 U ——施加在压电晶片两面的压电； △t ——晶片在厚度方向的变形。 压电应变常数33d 是衡量压电晶体材料发射性能的重要参数。其值大，发射性能好，发射灵敏度越高。 （3）压电电压常数33g 压电电压常数表示作用在压电晶体上单位应力所产生的压电梯度大小： 31(m/N)P U g V P =? 式中 P ——施加在压电晶片两面的应力； P U —— 晶片表面产生的电压梯度，即电压U 与晶片厚度t 之比，P U =U/t 。 压电电压常数33g 是衡量压电晶体材料接收性能的重要参数。其值大，接收性能好，接收灵敏度高。 （4）机械品质因数 机械品质因数也是衡量压电陶瓷的一个重要参数。它表示在振动转换时材料内部能量消耗的程度。产生损耗的原因在于内摩擦。
m E E θ=储损 m θ值对分辨力有较大的影响。机械品质因数越大，能量的损耗越小，晶片持 续振动时间长，脉冲宽度大，分辨率低。 （5）频率常数 由驻波理论可知，压电晶片在高频电脉冲激励下产生共振的条件是: 0 22L L C t f λ== 式中 t ——晶片厚度；L λ——晶片中纵波波长；L C ——晶片中纵波的波速； 0f ——晶片固有频率。 则： 02 L t C N tf == 这说明压电片的厚度与固有频率的乘积是一个常数，这个常数叫做频率常数。因此，同样的材料，制作高频探头时，晶片厚度较小；制作低频探头时，晶片厚度较大。 （6）机电耦合系数K 机电耦合系数K 是综合反映压电材料性能的参数，它表示压电材料的机械能与电能之间的耦合效应。机电耦合系数可定义为 K =转换的能量输入的能力 探头晶片振动时，同时产生厚度方向和径向两个方向的伸缩变形，因此机电耦合系数分为厚度方向t K 和和径向p K 。t K 大，检测灵敏度高；p K 大，低频谐振波增多，发射脉冲变宽，导致分辨率降低，盲区增大。 （7）居里温度C T 压电材料与磁性材料一样，其压电效应与温度有关。它只能在一定的温度范围内产生，超过一定温度，压电效应就会消失。使压电材料的压电效应消失的温度称为压电材料的居里温度，用C T 表示。 探头对晶片的一般要求： （1） 机电耦合系数K 较大，以便获得较高的转换效率。
蜂鸣器知识汇总 1)蜂鸣器的介绍 1．蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 2．蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 3．蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 2)蜂鸣器的分类 蜂鸣器根据结构不同分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器；无论是压电式蜂鸣器还是电磁式蜂鸣器，都有有源和无源的区分，其中，“有源”是指蜂鸣器本身内含驱动了，直接给它一定的电压就可以响；“无源”是需要靠外部的驱动才可以响的 1.蜂鸣器的结构原理 压电式蜂鸣器：以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的振动而发声，主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 压电式蜂鸣器需要比较高的电压才能有足够的音压,一般建议为9V以上。压电的有些规格，可以达到120dB以上，较大尺寸的也很容易达到100dB 电磁式蜂鸣器：用电磁的原理，通电时将金属振动膜吸下，不通电时依振动膜的弹力弹回，由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 用1.5V就可以发出85dB以上的音压了，唯消耗电流会大大的高于压电式蜂鸣器， 2.有源蜂鸣器和无源蜂鸣器 有源蜂鸣器直接接上额定电源(新的蜂鸣器在标签上都有注明)就可连续发声，有源蜂鸣器工作的理想信号是直流电，通常标示为VDC、VDD等。因为蜂鸣器内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，从面实出磁场交变，带动钼片振动发音。
2014年电声元器件行业分析报告 2014年12月
目录 一、行业管理及行业政策 (4) 1、行业管理 (4) 2、行业政策 (4) 二、行业市场概况 (5) 1、总体情况 (5) 2、终端市场 (7) （1）智能手机 (7) （2）平板电脑 (9) （3）传统个人电脑 (9) （4）其他个人消费电子产品 (10) （5）数据线终端市场 (10) 3、行业竞争格局 (11) （1）企业数量众多但规模较小 (11) （2）国内企业生产产品以中低端为主 (11) （3）高端智能终端产品市场供应商集中度高 (12) 三、行业进入壁垒 (12) 1、技术实力壁垒 (12) 2、供应商体系认证壁垒 (13) 3、规模化生产壁垒 (14) 4、快速反应能力壁垒 (15) 四、影响行业发展的有利和不利因素 (15)
1、有利因素 (15) （1）下游需求旺盛，市场容量巨大 (15) （2）技术革新和产品更新加速 (16) （3）国内产业集中度不断提高 (16) （4）消费类电子制造行业向中国转移 (17) （5）国家产业政策的大力支持 (17) 2、不利因素 (18) （1）行业人才相对缺乏 (18) （2）劳动力成本上升 (18) 五、行业技术水平及特点、经营模式及特性 (19) 1、行业技术水平与特点 (19) （1）产品性能指标 (19) （2）产品技术发展趋势 (19) 2、行业经营模式 (20) 3、行业的周期性、季节性和区域性 (22) 六、与上下游行业之间的关联性 (23) 七、行业主要企业简况 (24) 1、东莞朝阳实业有限公司 (24) 2、东莞立贸极细电线有限公司 (24) 3、百祥电线电缆（深圳）有限公司 (24) 4、丽宾电子通讯（东莞）有限公司 (24)
AWA6122型智能电声测试仪原理和应用 以及驻波法吸声系数的测量 钱利军 （杭州爱华仪器有限公司，浙江杭州，310007） 目录 1、仪器的原理和组成 2、各种电声器件（扬声器、受话器、话筒（MIC）、传声器）的测试方法和条件 3、驻波管法吸声系数的测量 3．1、材料的吸声系数 3．2、相关标准 3．3、测量过程 3．4、注意事项 4、仪器的推广应用和发展方向 4．1、声级计声频频响的测试 4．2、AW A6122+双通道电声测试仪用于传声器、MIC的测试 4．3、双通道数字信号分析仪
1仪器原理和组成 1．1 仪器概述 AW A6122型智能电声测试仪是杭州爱华仪器有限公司在台式个人计算机基础上开发的多功能电声测试仪器。只要配合相应的软件及电声测试专用配件（仿真嘴、仿真耳等）就可以完成对扬声器、受话器、耳机、话筒、耳机话筒组合件等电声性能的测试。本测试仪由三部分组成：专用测试配件，专用电子测量线路，数据处理单元，如图（1）所示。专用测试配件可根据仪器测试的需要选择前置放大器、声压型测试电容传声器、自由场型测试电容传声器、仿真头架、仿真耳、仿真嘴、仿真耳固定架、仿真嘴固定架、电话机手柄固定架等。专用电子测量线路包括正弦波信号源，测量放大器（放大，检波，模数转换电路），测试驻极体传声器用可编程电源。数据处理单元和相应的测试软件完成数据的各种处理，显示，存储，打印等功能。 目前，根据仪器的用途，细分为下列型号： A）AW A6122S型，专用于扬声器测试。 B）AW A6122R型，专用于受话器测试。 C）AW A6122M型，专用于传声器、咪头、送话器测试。 D）AW A6122C型，专用于送受话器组合件测试。 E）AW A6122A型，专用于配合驻波管测量材料的吸声系数。 图（1） 1．2 各组成部分介绍 1．2．1 专用测试线路部分