盘卷式执行器

将图31中所示的柱形盘卷式双压电膜片所产生的力和
位移量表达如下：
   
    x = d31El    米    
               
    E = V/t    V/m

    F = Yd31EA    牛顿
式中：
x = 直流时的位移量（米）
F = 所产生的力（牛顿）
f = 谐振频率
l, t = 压电膜片的长度和厚度（米）
Me = 外加负载的质量（kg）
Mp = 压电执行器的质量（kg）
A = 横截面积（m）
Y = Young氏模量（N/m²）
E = 电场（V/m²）

如上式所示，一个盘卷式的压电膜执行器，随
着横截面积的增加，可以产生出更大的力和与
更高的谐振频率响应。加长执行器，则产生更
大的位移量，但降低了响应速度。应当指出，
当Me=0时，若将长度l调节到满足谐振条件，
则执行器输出可达到最大。例如，一个直径为
12mm，长度为25mm的盘卷式压电膜执行器，
在32KHz的频率上将达到最大输出。

折叠式执行器

另一种提高速度和增加力的设计方案就是
图32所示的长条压电薄膜折叠式执行器。这种
方案有效地增大了压电膜片的并联叠层。中心孔用于在底座上固定执行器。可将盘卷式执行器的设计公式用于此类执行器的计算。只是将式中的d31改成d33(~33×10¯12C/m²)即可。下面是一个折叠式压电膜执行器实例的技术规范：

位移量：1µm / 1mm长
产生的力：15kg / 10mm直径
频率：dc-100 kHz
驱动电压：800V

与机械式或者压电陶瓷执行器相比较，多层压电膜执行器，因其Q值低，所以较少存在减幅振荡问题。多层执行器一般应用于工业设备的微动台、声波发生器和喷墨打印机等。

超声执行器

超声执行器，如下所述，不适用于甚高频（＞1MHz）的发射器应用。在甚高频方面的应用，主要为医用超声成像及无损探伤，使用的是厚度模式d33。本节所讨论的是低频（20~100kHz）应用，压电膜工作在长度变化模d31式。

压电膜在低频超声方面应用的优点
在于这种材料的柔性。它可以很容易地
卷曲成为园形振子（见图33）。波束图
形取决于半园单元的数目和直径。工作
频率则由半园单元的直径决定。应当指
出，图33(a)和图33(b)之间的区别在于
有效单元的数目和直径的不同。要想展
宽波束的覆盖面，就应减少有效单元的
数目。一个园柱形的振子，可以获得360°
的波束图形。

在超声应用方面，对于远距离测量，
则要求具有最少旁瓣的锐波束。但对于诸
如汽车尾部防撞探测等方面的应用而言
，则需要达到180°以上的宽波束。图33
所示为宽、窄二种波束的超声振子的设计外形。

压电膜在透过空气作超声波执行器应用方面，包括车辆倒车安全测距，人身安全系统，空气流速（多普勒）探测，和物体内部通讯等。类似的结构形式还可以应用于水下、液体探测，包括流量、液位传感器以及通讯等。
热电基础

压电聚合材料，如PVDF和其VF2/VF3共聚体，同时也是热电聚合材料。热电传感材料通常都是具有随温度变化的偶极矩的介电材料。由于这种材料均吸收热能，它们也就会膨胀或收缩，从而感应出二次压电信号来。当压电膜受热时，膜内的偶极子在热激励下作随机运动。这就使膜内的平均极化减少，而在膜面上产生出电荷，其输出电流与温度变化速率（∆T）成正比，温度每上升（或减少）一度所产生的电荷数目，可以用热电荷系数, ρ 来表示。

面积为A，介电常数为ε，厚度为t的压电薄膜，所产生的电荷和电压，按下式计算：

            Q = ρ∆TA
            V = ρt∆T/ε

例五：
一个膜厚度（t）为9µm，介电常数（ε）为106×10¯12C/Vm和热电系数（ρ）为30×10¯6C/(m2°K)的压电膜热电探测器，因为受到红外辐射，而使温度（∆t）上升了１°K（华氏），其输出电压的计算如下：
压电薄膜的热电电压系数，大约比锆钛酸铅（PZT）和钛酸钡（BaTiO3）高一个数量级。表5比较了这几种材料的热电特性。
表5：热电材料比较表

压电薄膜的优点包括：
-- 不吸潮（＜0.02% H2O吸水性）
-- 低导热性
-- 低介电常数
-- 化学惰性
-- 大尺寸探测器

压电薄膜的热电响应也是压电传感器在低频应用时的噪声源。用于低频应力感应时，可以有几种方便的方法“共模抑制”热电响应。例如：

在一个压电膜器件上采用二个相同形状尺寸的电极;一个电极与d31同向，而另一个电极则与d31方向相垂直，两个电极响应热信号时产生的信号相同，但与d31同向的电极面积所产生的却是垂直方向电极的10倍。减去这一信号后，就得到纯压电响应。
二个尺寸大小相同的压电膜器件，均为多层堆叠结构，一个膜为d31取向，并与应力面平行；另一个膜也为d31取向，但与应力面相垂直。如上所述，信号是相减的，这就将压电响应从热响应中分离出来。
还有其他共模抑制技术，可以由MSI公司的应用工程师们去阐明。
    在较高频率上应用时，压电薄膜器件温度变化速率低于要测的应力过程时，采用频率滤波器可以很方便地去除不需要的热信号。