Piezoelektromos elemek
2. Előre és hátra piezoelektromos hatások
Piezoelektromos anyagok
4. Piezomateriumok szerkezete
5. Tervezési jellemzők
6. A piezoelektromos PI-k előnyei és hátrányai
7. Piezoelektromos PI-k bevonási rendszerei
• Piezoelektromos átalakítók - a mechanikai és akusztikus rezgések átalakítói elektromos és hátsó részekbe a piezoelektromos hatás alapján. Erõs ultrahangforrásként használják, radiátorok és hangvevõk, mikrofonok és hidrofonok, hang rezonátorok, szûrõk, mechanikai feszültségérzékelõk. Az akusztikai és szeizmikus vizsgálatokban használják.
• Piezoelektromos hatás - az elektromos polarizáció megjelenése az anyagban elektromos mező hiányában rugalmas alakváltozásokban (PE egyenes vonal) és mechanikai deformációk megjelenése elektromos mező (fordított PE) hatására. A P. e. P. Curie (1880) egy kvarckristályon végezte. P. e. több mint 1500 anyagot talált. P. e. minden ferroelektrikában és sok piroelektrikában megfigyelhető.
Közvetlen és reverz piezoelektromos hatások
Az IP piezoelektromos érzékelő működési elve a közvetlen vagy a reverz piezoelektromos hatások alapján történik:
• Közvetlen piezoelektromos hatás - egyes anyagok képesek mechanikai terhelés esetén elektromos töltést generálni.
• Fordított piezoelektromos hatás - az anyagminták mechanikai igénybevételének vagy geometriai méreteinek megváltoztatása egy elektromos mező hatása alatt.
A piezoelektromos hatást kvantitatív módon egy piezomodul jellemzi:
ahol Q a generált töltés az F erő hatására.
A piezoelektromos anyagok, mint a kvarc, turmalin és mesterségesen polarizált kerámiák alapján bárium-titanát (VaTiO3), ólom-titanát (PbTiOz), ólom-cirkonát (PbZrO3) és mások.
• A leggyakoribb kvarc; van egy enyhe lineáris hőtágulási együttható rugalmassági modulusa E = 7,7 × 10 10 Pa, nagy az elektromos ellenállása (körülbelül 10 16 ohm / m), és viszonylag kis függését piezoelektromos modulus (2,3 10 12 C / N) a hőmérséklet tartomány 2OO. 5OO ° C
• A piezokerámia finom eloszlású ferroelektromos kristályokat tartalmazó kompakt keverék hűtéséhez vezet; piezoelektromos tulajdonságok, mint egy kerámia elektromos polarizáció után.
A piezokerámia mechanikai szilárdsága az érintkező síkok megmunkálásának technológiájától és minőségétől függ; a piezoelektromos modul, a dielektromos állandó és stabilitása a polarizáció irányától, a P erő hatásának irányától és a töltés eltávolításától függ.
• piezokerámia alapuló ólom niobát (NBS) és ólom-cirkonát-titanát (PZT) sokkal stabilabb, mint a bárium-titanát, de rosszabb, mint az általuk az érzékenység. Így, piezoelektromos kerámia alapján a bárium-titanát 120S Curie pont (az a hőmérséklet, amelynél a piezoelektromos tulajdonságok leromlanak), körülbelül 100 piezomoduli 10 12 C / N és a PZT piezoelektromos kerámia 19, a Curie-pontja 290 ° C, és több mint kétszer olyan magas értéke piezoelektromos modul.
Minden természetes piezo-matéria kristályos szerkezetű. Így a kvarc hatszögletű kristályszerkezettel rendelkezik: a piezoelektromos elemet általában egy kvarckristályból vágják (párhuzamos alakúak), amelynek oldala párhuzamos a kristály tengelyével (1. A lemezen lévő szabad (nem igénybevett) állapotban minden töltés kompenzálva van, és elektromosan semleges.
Ha a lap kvarc alkalmazott F erő az X tengely mentén (lásd. Ábra. 1, a), majd annak arcokat merőleges X tengely, eltérő polaritású elektromos töltések Q, mely értékek a tartományban rugalmas alakváltozás egyenesen arányos az erők F F összhangban expressziós (1). Ezt a piezoelektromos hatást longitudinálisnak nevezik.
Ábra. 1 kvarc kristály (a) és piezoelektromos PI (b, c, d, d) szerkezete
A töltési értékek ebben az esetben nem függenek a lemez geometriai méreteitől, hanem csak az F erő határozza meg.