Elemente piezoelectrice

2. Efecte piezoelectrice înainte și înapoi

3. Materiale piezoelectrice

4. Structura piezomaterialelor

5. Caracteristici de proiectare

6. Avantajele și dezavantajele IP-urilor piezoelectrice







7. Schemele de includere a IP-urilor piezoelectrice

• Traductoare piezoelectrice - convertoare de vibrații mecanice și acustice în energie electrică și spate, pe baza efectului piezoelectric. Ele sunt folosite ca surse puternice de ultrasunete, radiatoare și receptoare de sunet, microfoane și hidrofoane, rezonatoare de sunet, filtre, senzori mecanici de stres. Ele sunt utilizate în acoustoelectronică și studii seismice.







• Efectul piezoelectric - apariția polarizării electrice în materie în absența unui câmp electric în deformări elastice (PE linii drepte) și apariția deformărilor mecanice sub acțiunea unui câmp electric (invers PE). Primul studiu al lui P. e. a fost realizat de P. Curie (1880) pe un cristal de cuarț. P. e. a găsit mai mult de 1500 de substanțe. P. e. se observă în toate feroelectricile și în multe piroelectrice.

Efecte piezoelectrice directe și inverse

Principiul de funcționare al senzorului piezoelectric IP se bazează pe utilizarea efectelor piezoelectrice directe sau inverse:

• Efectul piezoelectric direct - este capacitatea unor materiale de a genera sarcini electrice atunci când se aplică o sarcină mecanică.

• Efectul piezoelectric invers - este de a schimba tensiunea mecanică sau dimensiunile geometrice ale unui eșantion dintr-un material sub influența unui câmp electric.

Din punct de vedere cantitativ, efectul piezoelectric este caracterizat printr-un piezomodul:

unde Q este sarcina generată sub acțiunea forței F.

Materialele piezoelectrice folosite ca cuarț, turmalină și ceramică polarizați artificial pe bază de titanat de bariu (VaTiO3), titanat de plumb (PbTiOz), zirconat de plumb (PbZrO3) și altele.

• Cel mai comun cuarț; are un ușor coeficient de dilatare liniară, la un modul de elasticitate E = 7,7 x 10 10 Pa, rezistivitate electrică ridicată (aproximativ 10 16 ohmi / m) și o dependență relativ mică a modulului piezoelectric (2,3 10 12 C / N) a temperaturii în domeniul 2OO. 100 ° C

• Piezoceramica este un produs de recoacere a unui amestec compactat care conține cristale feroelectrice fin divizate; proprietățile piezoelectrice cum ar fi o ceramică dobândită după polarizare într-un câmp electric.

Forța mecanică a piezoceramicii depinde de tehnologia și de calitatea prelucrării planelor de contact; modulul piezoelectric, constanta dielectrică și stabilitatea lor depind de alegerea direcției de polarizare, direcția de acțiune a forței P și metoda de îndepărtare a încărcăturii.

• piezoceramice pe bază de niobat de plumb (BNS) și plumb zirconat titanat (PZT) este mai stabil decât titanat de bariu, dar inferioare lor pe sensibilitatea. Astfel, din ceramică piezoelectrică bazată pe titanat de bariu are punctul 120S Curie (temperatura la care proprietatile piezoelectrice sunt pierdute) la aproximativ 100 piezomoduli 10 12 C / N și PZT ceramice piezoelectrice 19, un punct Curie de 290 ° C și mai mult decât valoarea de două ori mai mare modul piezoelectric.

Toate piezomaterialele naturale au o structură cristalină. De exemplu, cuarț are o structură cristalină hexagonală: elementul pezochuvstvitelny este tăiat în mod tipic dintr-o placă de cristal de cuarț pentru a forma (paralelipiped), laturile care sunt paralele cu axele cristaline (Fig 1a.). În starea liberă (fără stres) din placă, toate încărcăturile sunt compensate și sunt neutre din punct de vedere electric.

În cazul cuarțului placă aplicată forță F de-a lungul axei X (vezi. Fig. 1, a), apoi la fețele sale perpendiculare pe axa X, având o polaritate diferită electrice tarifele Q, care valorile în domeniul de deformare elastică este direct proporțională cu forțele f F în conformitate cu expresia (1). Acest efect piezoelectric se numește longitudinal.

Fig. 1 Cristal din cuarț (a) și structura PI piezoelectrică (b, c, d, d)

Valorile de încărcare în acest caz nu depind de dimensiunile geometrice ale plăcii, ci sunt determinate numai de forța F.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: