超声波流量计探头及换能器原理  九十

然而，由于压电材料各有一定的对称性，这些分量未必都是独立存在的，有些可以是零，有些可以彼此相等或以一定关系式相联系，故实际上的独立分量要少得多，特定的晶体总是只涉及很少几个分量，在实用中计算起来并不复杂。通常可以把独立分量的数目减少到由一个弹性张量、一个介电张量和一个压电张量来决定压电材料的性质。在实际应用中常见的有“31”、“33”和“15”等几种分量。

在超声检测技术中主要应用的是在压电体极化方向（定义为第三方向或Z方向）上的厚度振动，因此在该极化方向上激励与变化的参量其下标即为“33”，如d33、g33等。对垂直于极化方向的另两个相互垂直的方向即定为“1”（或“X”）和“2”（或“Y”）方向。

我们确定有关的压电参数的物理意义如下：

[1]应变电场常数d33 = e/E = W/U （米/伏）

在机械自由状态下（τ=0），沿极化方向施加电场引起沿极化方向的相对应变，或者说表征厚度方向上单位电压产生应变的大小；式中W为简单伸长（米），U为外加电压（伏）。

[2]电场应力常数g33 = -E/τ = -U/P （伏米/牛顿）

在电开路状态下（I=0），沿极化方向施加应力引起沿极化方向的相对开路典雅，或者说表征厚度方向上单位应力产生开路电场强度的大小；式中U为开路电压，P为声压。

以上两个参量（d33、g33）是在电声换能器中主要的应用参量。

[3]应力电场常数i33 = -τ/E （牛顿/伏米）

表征沿极化方向（厚度方向）上单位电场强度产生应力的大小。

超声波流量计