107年:放射器材(2)

關於超音波換能器的敘述,下列何者錯誤?

A超音波換能器是壓電元件,主要是利用壓電效應,產生超音波脈衝
B可將回波壓力轉換成電壓
C壓電材料可耐高溫,在製造過程即使溫度超過居禮溫度,元件仍保有壓電性質
D鋯鈦酸鉛( lead zirconate titanate )是常用的壓電材料成分

詳細解析

本題觀念:

本題為反向題(問「何者錯誤」),考核超音波換能器(ultrasound transducer)的基本特性,特別涉及壓電效應(piezoelectric effect)、換能器功能,以及**居禮溫度(Curie temperature)**對壓電材料的關鍵影響。

選項分析

(A) 超音波換能器是壓電元件,主要是利用壓電效應,產生超音波脈衝 正確陳述。 換能器的壓電晶體(如 PZT)在電壓施加時發生形變(逆壓電效應),產生機械振動,形成超音波脈衝;接收回波時,壓力波使晶體形變產生電壓(正壓電效應)。壓電效應是換能器工作的基本原理。✅ 正確,非答案。

(B) 可將回波壓力轉換成電壓 正確陳述。 這是**正壓電效應(direct piezoelectric effect)**的應用——超音波回波(echo)產生機械壓力,壓迫壓電晶體,晶體形變後在兩端產生電位差(電壓),再經訊號處理形成影像。✅ 正確,非答案。

(C) 壓電材料可耐高溫,在製造過程即使溫度超過居禮溫度,元件仍保有壓電性質 錯誤陳述,即本題答案。 居禮溫度(Curie temperature)是壓電材料保有壓電性質的最高溫度上限。一旦溫度超過居禮溫度,壓電材料內部的電偶極(electric dipole)隨機排列,自發極化

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