但在實際的操作過程中,中低溫燒結(jié)的溫度降低是有限的,低溫工藝會提高PZT粉體制備的成本;添加劑的加入容易引入第二相,易降低其電學性能.研究表明[12],研究者常采用加入過量的氧化鉛成分來彌補鉛的損失.加入過量的氧化鉛在燒結(jié)時呈現(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.而鉛的熱損失機理有待于進一步研究.

由于PZT基壓電陶瓷含有大量的鉛,而氧化鉛在燒結(jié)過程中易揮發(fā),難以獲得致密燒結(jié)體,同時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,這給實際的制備與應(yīng)用帶來了一定的困難.由于PZT基壓電陶瓷含有大量的鉛,而氧化鉛在燒結(jié)過程中易揮發(fā),難以獲得致密燒結(jié)體,同時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,這給實際的制備與應(yīng)用帶來了一定的困難.

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、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。超聲波傳感器可以對集裝箱狀態(tài)進行探測，可以應(yīng)用于食品加工廠，實現(xiàn)塑料包裝檢測的閉環(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)時間、回波損失性能，以及傳感器與泵設(shè)備連接使用時對工作方向的設(shè)定調(diào)節(jié)等。超聲波傳感器對透明或有色物體，金屬或非金屬物體，固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測。

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，測出超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時間，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。具有這類摻雜物的PZT壓電陶瓷稱為“硬性”PZT壓電陶瓷,的傳感器元件?？紤]到環(huán)境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過溫度補償?shù)姆椒▽鞑ニ俣扔枰孕Ｕ?，以提高測量精度。計算公式為：

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間差；t1為超聲回波接收時刻；t0為超聲脈沖發(fā)射時刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測量t0時刻和t1時刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測距離S。由于本系統(tǒng)的MCU選用了具有SOC特點的混合信號處理器，其內(nèi)部集成了溫度傳感器，因此可利用軟件很方便的實現(xiàn)對傳感器的溫度補償。