|
脈沖反射模式超聲波設(shè)備用于機器人技術(shù)、運輸工具安全及控制系統(tǒng)、物體識別系統(tǒng)以及其它遠(yuǎn)距離測距設(shè)備。傳感器在目標(biāo)方向上提供高分辨率，并通過測量從發(fā)射到接收所經(jīng)時間來確定到物體的距離。不象壓電陶瓷和靜電感應(yīng)器件那樣，壓電薄膜能夠發(fā)出極短的脈沖（因它有較低的品質(zhì)因數(shù)），使得同一器件既可用作發(fā)射器也可用作接收器，甚至在傳感器近場。
很容易制做多個壓電薄膜單元,如圖62。為,可以通過設(shè)計這些圓柱形單元（長度、彎曲半徑、單元數(shù)目）的幾何形狀控制方向性模式和聲音特性。已制出了工作頻率為40~200KHz的傳感器。ElotechGmbH報告指出在1米處，傳感器靈敏度的平均值在接收模式時（噪聲小于1uV）為0.2~1mV/Pa，發(fā)射模式時為20~50mPa/V。脈沖反射模式下的最小測量距離是30毫米。主波束的寬度小于10度且
最大單邊波瓣振幅在60KHz處下降12Db時可
測量到15米的距離。單個和多個單元傳感器
方向性模式的例子示于圖63。
多個單元也可用于掃描物體而無須移動傳感器。傳感器內(nèi)的每個單元可被順序激活，就象超聲波陣列那樣。
這些超聲波空氣測距單元的應(yīng)用包括卡車和農(nóng)機具運輸安全系統(tǒng)的警報設(shè)備，和高速公路交通密度的監(jiān)視系統(tǒng)。壓電薄膜傳感器陣列的另一極端應(yīng)用是測量現(xiàn)代飛機機架結(jié)構(gòu)的間隙尺寸以改進疊層間的配合。壓電薄膜陣列已制成并通過測試可測出空氣間隙,在厚達(dá)5cm的厚度上分辨率可達(dá)25um。這些有發(fā)射器和接收單元在2.5cm中心上30X30cm陣列的工作頻率為3.5MHz。
音響
揚聲器
壓電薄膜最早的應(yīng)用之一是先鋒電子公司開發(fā)的立體聲高頻揚聲器（圖64）和頭戴式耳機。由于在電極可靠性和引線連接及封裝技術(shù)方面進行了改進，在這些應(yīng)用方面又有了更強烈的興趣。GalloAcoustics開發(fā)了一種52um厚的壓電薄膜圓柱體的高保真全向高頻揚聲器，該高頻揚聲器在2kHz以下衰減,特性如下：
高頻時水平方向發(fā)散角為330度，是常規(guī)高頻揚聲器的10倍。
極寬的動態(tài)范圍。
線性頻率響應(yīng)
極快的輸入脈沖響應(yīng)，真實再現(xiàn)高頻部分。
已開發(fā)出新型的高頻揚聲器。這些設(shè)備利用了壓電薄膜的薄、輕、一致的自然特性。實例包括用于吹制件（如氣球和吹氣玩具）的揚聲器，服飾揚聲器（包括頭戴聽筒）以及用于雜志廣告、賀卡和郵寄品的薄膜揚聲器。
麥克風(fēng)
將壓電薄膜固定在保持環(huán)上或裝在一底盤孔上可制成優(yōu)質(zhì)的麥克風(fēng)。在設(shè)計中采用支撐使壓電薄膜稍微偏離中軸線，用泡沫襯墊、小支柱、撐條或類似結(jié)構(gòu)使壓電薄膜有輕微的曲率半徑。薄膜的自支撐圓柱曲面也可產(chǎn)生偏置，但通常不這樣用。使麥克風(fēng)靈敏度和電聲效果最佳的典型壓電薄膜曲率半徑為Ro=25mm，與靜電麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)類似。
Sennheiser報告了Ro=25mm時,典型的25mm直徑泡抹襯墊壓電薄膜麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)。對垂直于薄膜方向的聲壓入射,在1KHz時測得的器件自由場靈敏度在1V/Pa時為~58dB。聲壓級超過122dB時諧波失真僅不到1%，且在更高頻率范圍時沒有顯著升高。
壓電薄膜制作的麥克風(fēng)成本低，但更重要的是固有的防潮性，這是與靜電型麥克風(fēng)不同的。
靜電麥克風(fēng)占有市場是因為通過極大批量的生產(chǎn)而獲得低成本。盡管如此，壓電薄膜麥克風(fēng)正在尋找那些在設(shè)計中環(huán)境穩(wěn)定性是關(guān)鍵點的應(yīng)用。防水麥克風(fēng)已開始供應(yīng)潛水員，經(jīng)得住完全浸泡在鹽水中而不損壞。
|
