压电铁电材料在信息的检测、转换、处理、显示和存储等方面具有广泛的应用,是一类重要的高技术功能材料.目前所使用的压电铁电陶瓷材料体系,绝大多数是铅基压电陶瓷体系,如PbTiO3、

Pb(T,iZr)O3(PZT)压电陶瓷体系,或以PZT为基加入ABO3复合钙钛矿铁电体作为第三组元构成的多元系压电陶瓷体系.在这些陶瓷材料中,氧化铅约占原料总质量的70%.氧化铅的强毒性以及在烧结过程中的高挥发性,使铅基陶瓷在制备、使用及废弃后处理过程中对生态环境及人类造成严重危害.显然,铅基压电陶瓷的使用是与人类社会可持续发展战略背道而弛的,铅污染已经成为人类/公害0之一.为了保持人类社会和生态环境的协调发展,欧盟、日本等***和地区已经立法禁止使用含铅的电子材料.尽管基于无铅压电陶瓷性能还无法取代铅基陶瓷的现状,而暂时将铅基压电陶瓷豁免于相关的法令***之外,但相关***和地区已经未雨绸缪,投入大量的人力和财力研究开发无铅压电陶瓷.我国是压电材料元器件的生产和出口大国,因此研究和开发无铅压电陶瓷是一项具有重大社会和经济意义的课题.

2）电压跟随式电源此种压电陶瓷执行器驱动电源将电压放大和功率放大分离，驱动级可以提供较高的驱动电流；氧化物掺杂改性从铅基陶瓷发展历程可知,氧化物掺杂改性是提高PZT陶瓷电学性能的必要途径,是PZT陶瓷实用化的关键和基础。由于没有直接从输出的电压信号取得采样，前后级之间会产生跟随误差，精度不可能很高；并且在静态时驱动电源仍有较大的2）电压跟随式电源此种压电陶瓷执行器驱动电源将电压放大和功率放大分离，驱动级可以提供较高的驱动电流；由于没有直接从输出的电压信号取得采样，前后级之间会产生跟随误差，精度不可能很高；并且在静态时驱动电源仍有较大的功率输出，效率不高，发热严重。

为了确定换能器的工作状态,必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式.换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时,描写它的机械振动系统的力和振速的关系式,而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的. 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的,所以机械系统的振动会影响到电路的平衡,而电路的变化也会影响到机械系统的振动,因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性.

利用常规双压电晶片元件振动器的弯曲振动，在频率高于75kHz的情况下，是不可能达到此目的的。所以，在高频率探测中，必须使用垂直厚度振动模式的压电陶瓷。换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时,描写它的机械振动系统的力和振速的关系式,而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的。在这种情况下，压电陶瓷的声阻抗与空气的匹配就变得十分重要。压电陶瓷的声阻抗为2.6×107kg/m2s，而空气的声阻抗为4.3×102kg/m2s。5个幂的差异会导致在压电陶瓷振动辐射表面上的大量损失。一种特殊材料粘附在压电陶瓷上，作为声匹配层，可实现与空气的声阻抗相匹配。这种结构可以使超声波传感器在高达数百kHz频率的情况下，仍然能够正常工作。