陈卫华 杨茂祥

（第七一五研究所，杭州，310023）

在声呐设备生产过程中，需要对压电换能器的压电特性参数进行多次测量并记录关键参数，一般采用LCR 测试仪对压电换能器的压电特性参数如电阻、电抗、电导、电纳等参数进行测量，可完成单点测量与扫频测量。单点测量得到的参数有限，不能完成测量任务；扫频测量可得到部分参数的频率特性，但有些参数不能获取，且参数不直观，测试人员不能直接判断压电换能器是否合格。且对于不同产品，需判定的参数也不完全一致，因此需要编写上位机软件对压电换能器的压电特性进行测试分析。Matlab 为GUI 开发提供了一个方便高效的集成开发环境，如界面的外观、属性和回调函数等。因此，本文基于Matlab 编写了压电换能器测试分析系统。

1 压电参数的计算

1.1 等效电路

在压电换能器的压电陶瓷上施加交变电场，由于逆压电效应，压电体上可产生各种模式的弹性形变。当外加电场的频率与压电换能器的固有频率一致时, 压电体就进入了稳定的机械振动状态[1]。当只在压电陶瓷片上施加直流电压V 时，它的自由端面会产生位移，类似于弹簧受力而发生弹性形变。设压电陶瓷片的弹性系数为k，位移x 与其形变而产生的弹力F 大小关系为F=kx。由阻抗型力电变换可得到

压电换能器在忽略漏电流的情况下，其静态等效电路是一个纯电容。当压电换能器振动辐射能量时，由于压电材料存在惯性和弹性及介质的内摩擦和辐射阻，用阻抗型力电类比处理压电换能器的振动，得到电路与力学方程[2]：