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壓電效應基礎知識解析

2020-09-23 14:04:23

變溫壓電測試


變溫壓電測試公司為您介紹壓電效應基礎知識解析


壓電效應:某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時,其內部會產生極化現象,同時在它的兩個相對表麵上出現正負相反的電荷。當外力去掉後,它又會恢複到不帶電的狀態,這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時,電荷的極性也隨之改變。相反,當在電介質的極化方向上施加電場,這些電介質也會發生變形,電場去掉後,電介質的變形隨之消失,這種現象稱為逆壓電效應。依據電介質壓電效應研製的一類傳感器稱為壓電傳感器。


壓電體受到外機械力作用而發生電極化,並導致壓電體兩端表麵內出現符號相反的束縛電荷,其電荷密度與外機械力成正比,這種現象稱為正壓電效應。 壓電體受到外電場作用而發生形變,其形變量與外電場強度成正比,這種現象稱為逆壓電效應。 具有正壓電效應的固體,也必定具有逆壓電效應,反之亦然。 正壓電效應和逆壓電效應總稱為壓電效應。晶體是否具有壓電效應,是由晶體結構的對稱性所決定的。


原理


壓電效應的原理是,如果對壓電材料施加壓力,它便會產生電位差(稱之為正壓電效應),反之施加電壓,則產生機械應力(稱為逆壓電效應)。如果壓力是一種高頻震動,則產生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時,則產生高頻聲信號(機械震動),這就是秋蔡视频平常所說的超聲波信號。也就是說,壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能,這種相互對應的關係確實非常有意思。


壓電材料可以因機械變形產生電場,也可以因電場作用產生機械變形,這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如,壓電材料已被用來製作智能結構,此類結構除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應性和自修複性等功能,在未來的飛行器設計中占有重要的地位。


正壓電是指:當晶體受到某固定方向外力的作用時,內部就產生電極化現象,同時在某兩個表麵上產生符號相反的電荷;當外力撤去後,晶體又恢複到不帶電的狀態;當外力作用方向改變時,電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應製成的。


逆壓電


是指對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現象。用逆壓電效應製造的變送器可用於電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長度變形型、體積變形型、厚度切變型、平麵切變型5種基本形式。壓電晶體是各向異性的,並非所有晶體都能在這5種狀態下產生壓電效應。例如石英晶體就沒有體積變形壓電效應,但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。


依據電介質壓電效應研製的一類傳感器稱為為壓電傳感器。


這裏再介紹一下電致伸縮效應。電致伸縮效應,即電介質在電場的作用下,由於感應極化作用而產生應變,應變大小與電場平方成正比,與電場方向無關。壓電效應僅存在於無對稱中心的晶體中。而電致伸縮效應對所有的電介質均存在,不論是非晶體物質,還是晶體物質,不論是中心對稱性的晶體,還是極性晶體。


下麵秋蔡视频app下载利用壓電陶瓷測試壓電效應和逆壓電效應。


常用的壓電陶瓷是由鋯鈦酸鉛(PZT)材料做成的。將PZT材料做成的壓電陶瓷片粘在圓形黃銅片上就構成了壓電陶瓷元件。它具有明顯的壓電效應。


首先,將壓電陶瓷片A的兩根引線通過一個按鈕開關與信號發生器相聯。將壓電陶瓷片B的兩根引線與擴音器(帶喇叭)的輸入端相連。將A、B兩個壓電陶瓷片用黑封泥固定在同一個木板製成的箱子上。當觀察者將按鈕開關按下,接通信號發生器和壓電陶瓷A時,由於逆壓電效應,A開始振動,並把振動傳給木箱,木箱的振動傳給壓電陶瓷B,由於壓電效應,使B兩邊產生變化電信號,再傳給擴音器使喇叭發聲,所以這個實驗同時演示了壓電效應和逆壓電效應。

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