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超声波压电陶瓷片的压电效应原理和材料分类
更新时间:10-16 19:48
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       超声波压电陶瓷片的压电效应原理是,如果对压电材料施加压力,它会产生电势差(称为正压电效应),而如果施加电压,则会产生机械应力(称为反压电效应)。如果压力是高频振动,就会产生高频电流。当高频电信号被施加到压电陶瓷上时,产生高频声信号(机械振动),这就是我们通常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能和电能之间的转换和逆转换功能,这种相互对应的关系非常有趣。

   它分为压电晶体和压电陶瓷片,压电晶体通常是指压电单晶,压电陶瓷通常指压电多晶。压电陶瓷是一种多晶体,通过混合、成型和高温烧结具有必要成分的原料以及颗粒间固相反应和烧结获得的不规则的细颗粒而形成。具有压电性能的陶瓷片被称为压电陶瓷,实际上是铁电陶瓷。这种陶瓷的晶粒中有铁电畴,铁电畴由180个自发极化方向反平行的畴和90个自发极化方向相互垂直的畴组成,在人工极化的条件下(施加增强的直流电场),这些畴在外部电场的方向上完全对齐,并且在去除外部电场后保持剩余的极化强度,因此它们具有宏观压电特性。例如钛酸钡Bt、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸锂铅钡pbln、改性钛酸铅pt等。这种材料的成功发展促进了声换能器和压电传感器的各种压电器件性能的改进和提高。

       超声波压电陶瓷片压电效应意味着一些单晶材料的结构具有不对称的特性,当这些材料受到施加的应力和应变时,其内部晶格结构的变化(变形)将破坏电中性的原始宏观状态,并产生极化电场(极化),所产生的电场(极化强度)与应变的大小成正比。这种现象被称为正压电效应,这是居里兄弟在1880年发现的。后来,在1881年,人们进一步发现这种单晶材料也具有反压电效应,当具有正压电效应的材料受到外部电场时,将产生应力和应变,并且应变与外部电场的大小成比例。压电效应是晶体结构的一个特征,它与晶体结构的不对称性有关,而压电效应的大小和性质与施加的应力或电场相对于晶体晶轴的方向有关。有多种具有压电效应的单晶材料,如天然石英( SiO _ 2 )晶体和人造单晶材料,如硫酸锂( Li2SO4 )、铌酸锂( LiNbO3 )等。

  


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