但在實(shí)際的操作過(guò)程中,中低溫?zé)Y(jié)的溫度降低是有限的,低溫工藝會(huì)提高PZT粉體制備的成本;添加劑的加入容易引入第二相,易降低其電學(xué)性能.研究表明[12],研究者常采用加入過(guò)量的氧化鉛成分來(lái)彌補(bǔ)鉛的損失.加入過(guò)量的氧化鉛在燒結(jié)時(shí)呈現(xiàn)液相,有助于粉體的致密化行為,但卻降低了燒結(jié)體的致密度.又由于在PbO液相中TiO2溶解度大于ZrO2的溶解度,過(guò)量的氧化鉛有可能使燒結(jié)的PZT陶瓷中鈦含量偏高.而鉛的熱損失機(jī)理有待于進(jìn)一步研究.

由于PZT基壓電陶瓷含有大量的鉛,而氧化鉛在燒結(jié)過(guò)程中易揮發(fā),難以獲得致密燒結(jié)體,同時(shí)又由于相界面附近體系的壓電、熱電性能依賴鈦和鋯的組成比,故較難保證性能的重復(fù)性,這給實(shí)際的制備與應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難.由于PZT基壓電陶瓷含有大量的鉛,而氧化鉛在燒結(jié)過(guò)程中易揮發(fā),難以獲得致密燒結(jié)體,同時(shí)又由于相界面附近體系的壓電、熱電性能依賴鈦和鋯的組成比,故較難保證性能的重復(fù)性,這給實(shí)際的制備與應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難.

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好，能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波傳感器可以對(duì)集裝箱狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)，可以應(yīng)用于食品加工廠，實(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測(cè)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。一些傳感器具有不同的調(diào)節(jié)參數(shù)，如傳感器的響應(yīng)時(shí)間、回波損失性能，以及傳感器與泵設(shè)備連接使用時(shí)對(duì)工作方向的設(shè)定調(diào)節(jié)等。超聲波傳感器對(duì)透明或有色物體，金屬或非金屬物體，固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測(cè)。

系統(tǒng)采用的超聲波傳感器的工作頻率為40kHz左右。由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測(cè)出超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時(shí)間，根據(jù)媒質(zhì)中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液面。具有這類(lèi)摻雜物的PZT壓電陶瓷稱為“硬性”P(pán)ZT壓電陶瓷,的傳感器元件?？紤]到環(huán)境溫度對(duì)超聲波傳播速度的影響，通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)傳播速度予以校正，以提高測(cè)量精度。計(jì)算公式為：

V=331.5 0.607T （1）

式中：V為超聲波在空氣中傳播速度；T為環(huán)境溫度。

S=V ×t/2=V×（t1－t0）/2 （2）

式中：S為被測(cè)距離；目前用該壓電陶瓷制作的超聲波采油換能器已在勝利油田采油廠采油多井次，用戶反應(yīng)良好。t為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時(shí)間差；t1為超聲回波接收時(shí)刻；t0為超聲脈沖發(fā)射時(shí)刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測(cè)量t0時(shí)刻和t1時(shí)刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測(cè)距離S。由于本系統(tǒng)的MCU選用了具有SOC特點(diǎn)的混合信號(hào)處理器，其內(nèi)部集成了溫度傳感器，因此可利用軟件很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的溫度補(bǔ)償。