超声波流量计探头及换能器原理  八十一

当施加交变应力时，则石英晶体两极板随应力方向的变化而交替出现异号电荷，而施以交变电场时，石英晶体的交变应变即能用于激励振动波的发生。

对于石英晶体，其Z轴为对称轴，沿Z轴方向施加应力时，由于带电粒子（离子）不发生非对称位移，因此其任何表面上都不会出现电荷堆积，也就是没有压电效应发生。

2.多晶压电陶瓷的压电效应（电致伸缩效应）

所有处于铁电态的晶体都具有压电性，其压电机理是：多晶铁电晶体有许多大小不等的电畴组成（由几微米到几十微米），每个电畴都具有自发极化以及与之相伴随的自发电致伸缩形变（即电畴极化方向上的长度与其它方向不同）。在有外加电场作用时，由于电畴的边界移动和转向作用使晶体发生电致伸缩形变。

下面以钛酸钡（BaTiO3）为例进行说明。

钛酸钡在居里点以上时呈立方晶胞，它有很高的对称性，钛离子位于晶胞正中心，从各方面偏离中心位置的几率相同（见图5.8的a和b），因此，有这种晶胞组成的晶粒平均电荷为零，不会出现电极化（如无极分子）。当温度下降到居里点以下时，晶胞形状会变长，成为四方晶胞（见图5.8的c），此时钛离子将向长轴方向偏离，正负电荷重心不再重合，出现自发极化（如有极分子）。在居里点以下时，四方晶胞的三条结晶轴中任何一个均可能成为四方晶胞的长轴，故晶粒中各晶胞自发极化的方向是紊乱的，其综合结果未呈现极化，此时尚不具有压电效应。

当有外加电场作用时，铁电晶体的极化与电场的关系可由电滞回线示出，这种滞回线是铁电体的一个标志。

超声波流量计