压电式换能器是什么东西？水下通信和医疗设备都在用它

压电式换能器，简言之，乃是借由压电材料的性质，达成电能和声能也就是机械能彼此转换的器具。它既是水下扮演“扬声器”与“麦克风”角色之物，亦是工业检测以及医疗成像里头的核心所在。这个看上去平平无奇的小部件，实际在我们探索世界之时属于关键工具，无论从海面下极深之处到人体里层区域，都缺不了它的存在。

换能器如何实现水下通信

在水下，无线电波会很快衰减，而声波才是有效的通信载体。压电陶瓷元件在这其中扮演着不可替代的作用。当它作为发射换能器时，它宛如声波的“嘴巴”，将电信号施加于压电陶瓷之上，借助逆压电效应，陶瓷产生周期性的伸缩振动，进而向水中辐射声波。当其作为接收换能器时，它又变成了灵敏的“耳朵”，水中的声波压力致使压电陶瓷发生形变，利用正压电效应产生电信号，以供后端设备处理还原。一“说”，一“听”，这二者共同形成了完整的水声通信链路，此链路被广泛应用于声纳场景，还被广泛应用于海洋勘探场景等。

可穿戴医疗的新突破

近日，智能穿戴装置成了消费热门，依据最新数值表明，春节之际智能穿戴装置的销售金额增长了一点三倍。在此背后，一种称作压电MEMS超声换能器的新颖器件作用显著。天津大学的研发团队正推进该器件在可穿戴成像范畴的运用。其基于微机电系统技术，能够达成小型化与低功耗，将来有希望被整合至柔性贴片中，如同创可贴那般贴于身上，实时监测心脑血管健康状况，让医疗检测变得更为便利、无创且连续。这与当前追求健康生活的消费趋势不谋而合。

压电材料性能的飞跃

压电换能器具备的性能，在很大的一种程度之上，是取决于压电材料所拥有的性能的。用来衡量其能量转换效率的那个关键指标，是压电系数。在今年2月初这个时间节点，甬江实验室任晓兵团队获取到了重大突破，他们开创了“主动工作模式”，借助集成微型热调控单元并且施加微幅偏置电场，研制而成的新型压电陶瓷，其压电系数达到了当前主流商用材料的10到30倍。此项技术上的突破，表明未来的微型机器人，会拥有更为强劲的“心脏”，高分辨率触觉反馈设备，将具备更灵敏的“神经”，进而为前沿科技的发展，注入全新的动力。

从深海到春晚舞台的广阔应用

用于压电的换能器，其应用的场景，要比我们所想象的，更加广阔得多。于深海里，有一种新发明出来的“大功率圆环换能器”，它能够借助压力自适应单元，自动去调节内部的结构，不管是在水面之上，还是在几千米深的大海里，都能够维持高效率以及高功率来工作，极为出色地适用于拖曳线列阵声纳系统。而在不久之前才过去的春晚那个舞台之上，有着人形机器人，其精彩绝伦的表演，让世界都感到惊艳。这些机器人，能精准地完成空翻，能完成格斗等高难度动作，在很大程度上依赖于内部大量的压电式惯性传感器，还依赖于驱动元件，它们为机器人提供了感知姿态的力量，还提供了精确控制的力量。

看过这些深入到我们生活以及尖端科技领域的压电式换能器之后，你有没有展开思考，自己身旁究竟有哪些设备说不定也运用到了它呢？欢迎于评论区去分享你的发现，以此让更多的人知晓这个隐匿在日常生活当中的“多面手”。要是觉得本文对你有所启发，可千万别忘记点赞与此同时分享给更多的朋友哦！