（4）夹心式压电换能器

①夹心换能器的结构。由于压电陶瓷材料的抗拉强度低（抗压强度高），因此在有的场合不能直接用于发射大功率。为了解决这个问题，法国物理学家郎之万（Langevin）把压电材料夹持在两个金属块之间。通过夹持给压电材料加一定的预应力，使换能器工作时不至于受到大张力（甚至不受到张力），这样可以实现大功率发射。这种换能器称为夹心换能器，也称郎之万型换能器。图4-24是螺杆夹心换能器的结构示意图。它由压电陶瓷堆，前后金属盖板，预应力螺杆，电极片以及绝缘管组成。

陶瓷堆由若干压电陶瓷环组成，压电晶片间采用机械串联、电端并联的方法连接， 如图4-25所示。相邻两片的极化方向相反，以保证压电陶瓷堆能协调一致地振动。晶片的数目一般成偶数，以便使前后盖板与同一极性的电极相连；否则，前后盖板与晶片之间要垫以绝缘垫。极化后的晶片要老化1〜2个月才可使用。使用时，晶片表面要研磨，两面平行度要好，并加流动性好、易浸润的填充剂，以保持振动时机械耦合好。

晶片之间以及晶片与金属盖板间，通常用铍青铜片作为电极，其厚度为0.3〜0.5mm。 螺杆与晶片之间，要用绝缘套管，以免高压打火。

前后盖板一般采用钢、铝镁合金或硬铝，以及钛合金等金属材料。其要求是材料疲劳强度高，机械损耗低。而钛合金理想，但太昂贵。钢的损耗大，在大功率级下面，应避免使用。所以的是硬铝。加工时，结合表面要研磨，以保证良好的机械耦合。

螺杆需用高强度的螺栓钢制成，要求抗张强度在80kg/mm² （1kg/mm²=9. 8MPa）以上。螺纹采用圆弧式。

夹心式压电换能器的另一种形式为胀力壳夹紧结构，是用一个带有螺纹的金属筒连接金属块，把压电套磁片夹紧，如图4-26所示。这种夹紧结构可用于制作大功率压电换能器。