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压电复合材料一般是由压电陶瓷和高分子聚合物{或其它材料}复合而成的。通过改变复合材料中各组元所占的体积或重量百分比,各组元自身在三维空间里相互的联结方法,各组元的内部结构及其其在空间配置上的对称性可大幅度地调整复合材料的某些物理性质。因此可根据实际需要设计压电复合材料,制造性能较好的压电换能器。例如锆钛酸铅压电陶瓷和高分子聚合物的1-3复合材料,其等静压压电应变常数dh{=d33+2d31}比锆钛酸铅压电陶瓷的dh值大的多,而且其电容率也有较大的下降。一些传感器具有较窄的6o声波发射角，因而更适合准确检测相对较小的物体。

压电陶瓷是生产制作压电马达、压电变压器、涡街流量计等压电器件的材料基础。接受器是利用压力传感器所采用的压电效应的原理，即在压电元件上施加压力，使压电元件发生应变，则产生一面为“+”极，另一面为“-”极的40KHz正弦电压。本研究直接根据各种压电器件对压电陶瓷的物理性能参数的要求，通过大量实验研究了以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)为基的三元系压电陶瓷PMN-PZT、PMS-PZT、PZN-PZT和四元系压电陶瓷PMS-PZN-PZT、PMS-PMN-PZT、PZN-PMN-PZT.

压电陶瓷的性能指标如下：

(1) 自由介电常数 /e0：1000~6000；

(2) 介电损耗tand：（2~12）′10-3；

(3) 压电应变系数d33：300~600pC/N；

(4) 平面机电耦合系数kp：0.56~0.70；

(5) 机械品质因素Qm：100~2000；

(6) 居里温度Tc：280~400°C。

设备要求：球磨机、喷雾造粒机、自动压片机、烧结炉、电极烧渗炉、极化高压装置、阻抗频谱仪、d33准静态测试仪。

超声波传感器用万用表直接测试是没有什么反映的。要想测试超声波传感器的好坏可以搭一个音频振荡电路，当C1为390OμF时，在反相器⑧脚与⑩脚间可产生一个1.9kHz左右的音频信号。把要检测的超声波传感器(发射和接收)接在⑧脚与⑩脚之间;如果传感器能发出音频声音，基本就可以确定比超声波传感器是好的。工作模式超声波传感器利用声波介质对被检测物进行非接触式无磨损的检测。

注：C1=3900μF时，为1.9kHZ左右；C1=0.O1μF时，约0.76kHZ。

系统采用的超声波传感器的工作频率为40kHz左右。由发射传感器发出超声波脉冲，传到液面经反射后返回接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接收到所需的时间，根据媒质中的声速，就能得到从传感器到液面之间的距离，从而确定液面。考虑到环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿的方法对传播速度予以校正，以提高测量精度。研究表明[12],研究者常采用加入过量的氧化铅成分来弥补铅的损失。计算公式为：

V=331.5+0.607T （1）

式中：V为超声波在空气中传播速度；T为环境温度。

S=V ×t/2=V×（t1－t0）/2 （2）

式中：S为被测距离；t为发射超声脉冲与接收其回波的时间差；t1为超声回波接收时刻；特点是具有较低的介质损耗和机械损耗，以及较高的机电耦合系数，介电常数和压电系数。t0为超声脉冲发射时刻。利用MCU的捕获功能可以很方便地测量t0时刻和t1时刻，根据以上公式，用软件编程即可得到被测距离S。由于本系统的MCU选用了具有SOC特点的混合信号处理器，其内部集成了温度传感器，因此可利用软件很方便的实现对传感器的温度补偿。