無源壓電蜂鳴器是一種基于壓電效應(yīng)工作的發(fā)聲器件，以下從核心原理、工作過程、關(guān)鍵影響因素等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹：

核心原理——壓電效應(yīng)

• 正壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。

• 逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。無源壓電蜂鳴器正是利用逆壓電效應(yīng)來工作的。

工作過程

• 施加交變電壓：當(dāng)給無源壓電蜂鳴器施加一個(gè)交變電壓時(shí)，壓電陶瓷片作為核心部件，會(huì)受到交變電場(chǎng)的作用。

• 壓電陶瓷片形變：由于逆壓電效應(yīng)，壓電陶瓷片會(huì)在交變電場(chǎng)的作用下發(fā)生周期性的伸縮形變。例如，當(dāng)交變電壓為正半周時(shí)，壓電陶瓷片向一個(gè)方向伸長；當(dāng)交變電壓為負(fù)半周時(shí)，壓電陶瓷片則向相反方向收縮。

• 帶動(dòng)振動(dòng)片振動(dòng)：壓電陶瓷片通常與一個(gè)振動(dòng)片緊密連接，其周期性的伸縮形變會(huì)帶動(dòng)振動(dòng)片一起振動(dòng)。振動(dòng)片就如同一個(gè)“鼓面”，在壓電陶瓷片的驅(qū)動(dòng)下不斷做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

• 推動(dòng)空氣發(fā)聲：振動(dòng)片的振動(dòng)會(huì)推動(dòng)周圍的空氣分子，使空氣分子產(chǎn)生疏密變化，從而形成聲波，聲波傳播到人耳中，我們就聽到了蜂鳴器發(fā)出的聲音。

關(guān)鍵影響因素

• 交變電壓的頻率：無源壓電蜂鳴器有一個(gè)諧振頻率，當(dāng)施加在其上的交變電壓頻率接近或等于這個(gè)諧振頻率時(shí)，壓電陶瓷片和振動(dòng)片的振動(dòng)幅度最大，發(fā)出的聲音也最響亮。如果交變電壓頻率偏離諧振頻率較遠(yuǎn)，振動(dòng)幅度會(huì)減小，聲音也會(huì)變?nèi)?。例如，一個(gè)無源壓電蜂鳴器的諧振頻率為4kHz，當(dāng)使用4kHz的交變電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，聲音效果最佳；而使用2kHz或8kHz的交變電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，聲音就會(huì)明顯變小。

• 交變電壓的幅度：交變電壓的幅度決定了壓電陶瓷片所受到的電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度越大，壓電陶瓷片的形變程度就越大，振動(dòng)片的振動(dòng)幅度也越大，從而發(fā)出的聲音越響亮。但需要注意的是，電壓幅度不能超過壓電陶瓷片的耐壓值，否則會(huì)損壞蜂鳴器。

• 壓電陶瓷片的性能：壓電陶瓷片的材料、尺寸、厚度等參數(shù)都會(huì)影響其壓電性能。不同材料和規(guī)格的壓電陶瓷片，其壓電系數(shù)不同，在相同電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的形變也不同，進(jìn)而影響蜂鳴器的發(fā)聲效果。例如，采用高性能壓電材料制成的陶瓷片，在相同條件下能產(chǎn)生更大的形變，使蜂鳴器發(fā)出更響亮的聲音。