Применение пьезоэлектрической керамики преобразователя

Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2019-10-11 Происхождение:Работает

Запрос цены

Пьезоэлектрическая керамика широко использовалась из -за их пьезоэлектричества и полученного разнообразия электромеханических свойств. Эти приложения, как правило, можно разделить на две широкие категории, а именно как пьезоэлектрические вибраторы. Когда используется в качестве пьезоэлектрического вибратора, пьезоэлектрический керамический материал должен иметь хорошую стабильность температуры частоты и высокий механический коэффициент качества Q (Q указывает на степень внутреннего потребления энергии материала во время преобразования вибрации); Это необходимо использовать в качестве датчика. Высокий коэффициент механической связи k (механическое преобразование в электрическую энергию / входную механическую энергию, электрическую энергию в механическую энергию / входную электрическую энергию) и большую относительную диэлектрическую постоянную, применение пьезоэлектрической керамики приведено ниже.

Пьезоэлектрический керамический воспламеняющийся
Это устройство, которое преобразует механическую силу в электрическую искру, чтобы зажечь сгорание, и является электромеханическим преобразователем. В 1958 году для зажигания использовался пьезоэлектрический эффект керамики титаната бария (BATIO). Однако этот материалПьезоэлектрический керамический слойимеет низкую скорость зажигания и высокий шум. В 1962 году испытания свинцового цирконата титаната (PZT) пьезоэлектрической керамики были использованы для изготовления воспламенения. Зажигования широко используются в повседневной жизни, промышленном производстве и военном применении для зажигания газа и различных видов взрывчатых веществ и ракет.

I. Обзор
Пьезоэлектрическая керамика - это поликристаллическая пленка с пьезоэлектрическим эффектом, а ее производственный процесс назван в честь аналогичного производственного процесса (пульверизация сырья, литья, высокотемпературное спекание). Некоторые анизотропные кристаллы подвергаются деформации при механической силе, вызывая относительно смещенные частицы, что приводит к положительным и отрицательным зарядам на поверхности кристалла. Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом. Это свойство кристалла называется пьезоэлектричеством. Пьезоэлектричество керамика была обнаружена в 1880 году Дж. Кюри и П. Кюри Братья. Несколько месяцев спустя они экспериментально проверяли обратный пьезоэлектрический эффект, то есть, когда напряжение применяется на пьезо -кристалл, пьезо -кристалл будет подвергаться геометрической деформации. До 1940 года были известны только два типа сегнетоэлектриков (не только спонтанно поляризовали в определенном температурном диапазоне, но и спонтанная поляризация кристаллов, которые могут быть переориентации из -за внешней силы поля): одним из них является фосфат калия и его эквивалент. Первый обладает пьезоэлектричеством при нормальной температуре и имеет техническое значение использования, но имеет недостаток в том, что его легко растворить; Последнее имеет пьезоэлектричность керамики при низкой температуре (меньше -14 C), а стоимость использования инженерного использования не является большой. Было обнаружено, что Barium Titanate (Batio) имеет аномально высокую диэлектрическую постоянную. Вскоре он был обнаружен пьезоэлектрическим, а открытие бати -о пьезоэлектрической керамики было квантовым скачком для пьезоэлектрических материалов. Ранее был только пьезоэлектрический кристаллический материал, и после этого появился пьезоэлектрический поликристаллический материал, пьезоэлектрическая керамика и широко использовалась. В 1947 году Соединенные Штаты использовали керамику Batio, чтобы сделать пикапы для фонографов. Япония использовала это два года. Материал Batio имеет невыгодное положение, что пьезоэлектричество слабее, чем покоящаяся соль, а пьезоэлектричество больше, чем кварцевый кристалл с температурой. В 1954 году Б. Джаффе и другие обнаружили пьезоэлектрическую систему твердых решений PBZRO-PBTIO (PZT), которая представляет собой событие создания эпоха, которое сделало невозможным изготовление устройств в Batio. С тех пор была разработана прозрачная пьезоэлектрическая керамика PZT, чтобы расширить применение пьезоэлектрической керамики на область оптики. До сих пор применение пьезоэлектрической керамики, от развития вселенной до жизни семьи, чрезвычайно обширно. Исследования Китая по пьезоэлектрической керамике начались в конце 1950 -х годов, примерно на 10 лет позже, чем зарубежные страны. В настоящее время в испытательном производстве и промышленном производстве пьезоэлектрической керамики существуют довольно сильные силы. Многие материалы достигли или близки к международному уровню.

Физический механизм пьезокерамической пьезоэлектричества
Пьезоэлектрическая керамика - поликристаллы, пьезоэлектричество которыхПьезо -датчик дискаможет быть объяснено пьезоэлектричеством пьезо -кристалла. Под действием механической силы общий электрический дипольный момент (поляризация) изменяется, что приводит к пьезоэлектрическому явлению. Пьезоэлектричество тесно связана с поляризацией, деформацией и тому подобным.

Микроскопический механизм поляризации

Состояние поляризации - это состояние, в котором электрическое поле оказывает относительную силу смещения на заряженную точку диэлектрика, и временный баланс взаимного притяжения между зарядами. Есть три основных механизма поляризации.

(1) Поляризация смещения электронов - атом или ион диэлектрика не совпадает с центром отрицательного заряда положительно заряженного ядра и оболочки электрона под действием силы электрического поля.

(2) Поляризация смещения ионов - положительные и отрицательные ионы диэлектрика относительно смещены при действии силы электрического поля, что создает электрический дипольный момент.

(3) Поляризация ориентации - полярные молекулы, которые составляют диэлектрик, имеют определенный внутренний (присущий) электрический момент. Из -за теплового движения ориентация неупорядочена, общий электрический момент равен нулю. Когда применяется электрическое поле, электрический дипольный момент. Направление электрического поля выровнено, и появляется макроскопический электрический дипольный момент. Для анизотропных кристаллов поляризация связана с присутствием электрического поля.

2. Пьезоэлектрический эффект

(1) положительный пьезоэлектрический эффект
Когда пьезоэлектрический кристалл деформируется внешней силой, положительные и отрицательные центры заряда относительно смещены, а противоположные заряды генерируются на некоторых соответствующих лицах, и возникает интенсивность поляризации. Это явление отсутствия электрического поля и поляризации путем деформации называется положительным пьезоэлектрическим эффектом.

Для анизотропных кристаллов напряжение применяется к кристаллу; (Соответствующий штамм), кристалл будет иметь пропорциональную поляризацию в трех направлениях x, y и z, которые называются постоянными пьезоэлектрическим напряжением и постоянной пьезоэлектрической деформации соответственно.

(2) обратный пьезоэлектрический эффект
Когда к кристаллу применяется электрическое поле, генерируется не только поляризация, но и деформация, а это явление деформации с помощью электрического поля называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Это связано с тем, что когда кристалл подвергается электрическому полю, напряжение (пьезоэлектрическое напряжение) генерируется внутри кристалла, а пьезоэлектрический деформация генерируется напряжением.

3. Механизм эффекта давления
Пьезоэлектрический эффект был впервые обнаружен на пьезо -кристаллах. Теперь мы используем пьезо -кристаллы в качестве модели, чтобы проиллюстрировать физический механизм пьезоэлектрического эффекта.
Когда не оказывается давление, распределяются положительные и отрицательные центры заряда кристалла. В настоящее время центры положительного и отрицательного заряда совпадают, а общий электрический момент кристалла равен нулю, а поверхность кристалла не заряжена (не пьезоэлектрическая).

Когда давление оказывается в направлении x, кристалл деформируется, а положительные и отрицательные центры заряда разделяются, то есть электрический дипольный изменение, так что накопление заряда происходит на поверхности x. Когда давление оказывается в Y- Направление оси, распределение положительных и отрицательных центров заряда кристалла показано здесь, когда общий момент электрического диполя изменяется и вызывает накопление заряда на плоскости X, противоположной передней части. Очевидно, что замена предыдущей силы сжатия на растягивающую силу указывает на то, что знак заряда полностью изменен. Короче говоря, когда давление оказывается на пьезоэлектрический кристалл, может быть вызван пьезоэлектрический эффект.

Применение пьезоэлектрической керамики

Пьезоэлектрическая керамика широко использовалась из -за их пьезоэлектричества и полученного разнообразия электромеханических свойств. Эти приложения, как правило, можно разделить на две широкие категории, а именно как пьезоэлектрические вибраторы. При использовании в качестве пьезоэлектрического вибратора необходим пьезоэлектрический керамический материал, чтобы иметь хорошую стабильность температуры частоты и высокий механический коэффициент качества Q (Q указывает на степень внутреннего потребления энергии материала во время преобразования вибрации); Это необходимо использовать в качестве датчика. Высокий коэффициент механической связи k (= механическое преобразование в электрическую энергию / входную механическую энергию или = электрическая энергия в механическую энергию / входную электрическую энергию) и большие относительные диэлектрические константы приведены ниже для пьезоэлектрических керамических применений.

Пьезоэлектрический керамический воспламеняющийся
Это устройство, которое преобразует механическую силу в электрическую искру, чтобы зажечь сгорание, и является электромеханическим преобразователем. В 1958 году для зажигания использовался пьезоэлектрический эффект керамики титаната бария (BATIO). Тем не менее, материал PZT имеет низкую скорость зажигания и высокий шум. В 1962 году испытания свинцового цирконата титаната (PZT) пьезоэлектрической керамики были использованы для изготовления воспламенения. Зажигования широко используются в повседневной жизни, промышленном производстве и военном применении для зажигания газа и различных видов взрывчатых веществ и ракет.

(1) Основные принципы

Рабочий процесс воспламенителя делится на три этапа: генерация высокого давления, зажигание разряда и зажигание легковоспламеняющегося газа.

Высоковольтная генерация-в качестве примера, выводя цилиндрический пьезоэлектрический керамический состав Большое количество заряда накапливается на верхних и нижних поверхностях цилиндра и

(2)Выходное выходное выход.

Зажигание разряда - поместите пьезокерамический компонент в тесную петлю с подходящим зазором. Когда напряжение поднимается до напряжения разряда зазора, в зазоре генерируется искра.

Зажигает горючий газ - как правило, сжигание топливного газа нелегко, поэтому он обычно используется для легкости испарения этана. Чтобы продлить время разрядки, чтобы предотвратить слишком быстрое погашение искры, чтобы увеличить скорость зажигания, в конце разряда можно вставить подходящий резистор.

(3) Структура воспламенителя и принцип работы

Есть много видов зажигателей, и структура и принцип работы пьезоэлектрического воспламенителя взяты в качестве примера. Показанный воспламенитель может быть прикреплен к бытовой плите, чтобы зажечь газ, повернуть кулачок 1, нажмите на ударный блок 3 с помощью выступающей части кулачка и сжатие пружины 2 за блоком удара. Когда проекция CAM отделена от блока удара. Из -за упругих сил пружины ударный блок придает пьезоэлектрическому керамическому элементу ударную силу, и через пьезоэлектрический элемент генерируется высокое напряжение, а высокое напряжение выводит от промежуточного электрода 5, чтобы генерировать электрическую искру, чтобы воспламенить газ.

2. Пьезоэлектрический трансформатор
С 1950 -х годов были разработаны пьезоэлектрические трансформаторы. В то время Barium Titanate использовался в качестве основного материала. Ускорение относительно низкое (только 50-60 раз). Выходное напряжение составляет около 3000 вольт. С появлением свинцовых цирконатных титанатных пьезоэлектрических керамических материалов отношение усиления было увеличено до 300-500 раз, и он постепенно применяется к телевизорам, электростатическим копированию и негативным ионным генераторам в качестве высоковольтных источников питания.

(1) Основные принципы
Электрическая энергия вибрации ввода в пьезоэлектрический керамический лист преобразуется в энергию механической вибрации с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта, а затем преобразуется в электрическую энергию положительным пьезоэлектрическим эффектом. Преобразование импеданса (от низкого импеданса в высокий импеданс) достигается в этих двух энергетических преобразовании для достижения высокого напряжения на резонансной частоте пьезой керамического чипа. Принцип преобразования объясняется путем принятия горизонтального и вертикального трансформатора растягивающей вибрации в качестве примера.

Весь пьезо керамический кусок разделен на две части, левая часть - это входной конец (также называемый водительской частью), верхняя и нижняя сторона имеет инфильтрированный серебряный электрод, который поляризован в направлении толщины, а правая часть - это Выходной конец (также называемый частью генерирующей мощности) и правый конец. Есть серебряный электрод, который проникает на поверхности. Поляризован по длине. Когда входной терминал применяется с помощью чередующегося напряжения, из -за обратного пьезоэлектрического эффекта пьезой керамический лист генерирует растягивающую вибрацию вдоль направления длины, что преобразует входную электрическую энергию в механическую энергию; и часть, генерирующая мощность, преобразует механическую энергию в электрическую энергию посредством положительного пьезоэлектрического эффекта. Где механический коэффициент качества материала; - продольные и поперечные коэффициенты электромеханической связи материала; длина части, генерирующей мощность; Т - толщина трансформатора.

(2) Применение пьезоэлектрического трансформатора
Пьезоэлектрические трансформаторы в основном используются в случае высокого напряжения, низкой мощности и синусоидальной волны и имеют уникальные преимущества высокого выходного напряжения, легкого веса, небольшого объема, без магнитного поля утечки, без сжигания. Чтобы получить несколько выходов на напряжение, в соответствии с выходным напряжением горизонтальной вертитической трансформатора пропорционально длине, чем ближе к концу части производства электроэнергии, чем выше напряжение, мы можем производить электроды в качестве нажатия в разных положениях части производства электроэнергии, получая тем самым различные выходы напряжения. Анкет

4. Пизоэлектрические керамические пикапы и динамики

Пьезоэлектрическая керамика широко используется в электроакустических устройствах, таких как пьезоэлектрические керамические пикапы и динамики. Приемники и тому подобное разработаны с использованием трансдуцирующих свойств пьезоэлектрической керамики (механическая энергия преобразуется в электрическую энергию или наоборот).

(1) Вибратор типа двойной диафрагмы

Электроакустические устройства требуют низкого механического импеданса и могут быть сопоставлены с источниками звука или источниками вибрации. Пьезоэлектрические вибраторы с двойной диафрагмой могут соответствовать этим требованиям. Он состоит из двух кусочков продольных пьезоэлектрических керамических листов. Когда один кусок растянут, другой кусок укорочен, а целое согнуто.

Приведен принцип работы вибратора двойной диафрагмы. Когда пьезоэлектрическая керамика с определенной толщиной согнута под силой, она удлинена на одной стороне толщины и сжимается с другой стороны, а внутри пьезо керамический лист генерируется заряд. Однако, поскольку вся диафрагма имеет одинаковое направление поляризации, верхняя сторона удлинена, а нижняя сторона сжимается, так что электрический дипольный момент напротив, а символы верхней и нижней боковой зарядки одинаковы, поэтому нет Разница потенциалов, такая как переключение на две перекрывающиеся двойной структуры диафрагмы, когда подвергается усилению изгиба, выход напряжения может быть получен. В серии соединены два часа диафрагмы с противоположными направлениями поляризации, и когда сила применяется, верхняя часть удлинена, а нижняя часть сжимается. Поскольку направления поляризации противоположны, верхняя и нижняя сторона двойной диафрагмы противоположно заряжена знаком, а выход напряжения может быть получен. Две диафрагмы с одним и тем же направлением поляризации соединены параллельно, образуя выходное напряжение.

(2) Пьезоэлектрическая керамическая структура пикапа и принцип работы

Это структурная диаграмма двухканального пьезой керамического пикапа. Принцип работы заключается в том, что когда игрок играет звук, кончик пикапа движется вдоль канавки записи (левые и правые стены канавки также выгравируются с помощью вибрационного сигнала), чтобы генерировать синтетическую механическую вибрацию, а вибрация разлагается на Два взаимно перпендикулярных компонента со стороны сочетания. Затем компоненты соответственно передаются на концы двух датчиков (пьезоэлектрическая диафрагма обычно используется в качестве двойной диафрагмы), так что они генерируют изгибающую вибрацию, и, наконец, преобразуются и восстанавливаются в левый и правый каналы с положительными пьезоэлектрическими эффект. Мягкость, эластичность и жесткость резиновых крепеж, резиновых демпфирующих элементов, резиновых элементов сцепления и резиновых элементов игольчатых резин

(3) Пьезоэлектрическая керамическая структура динамиков и принцип работы
Пьезоэлектрический керамический динамик-это простое и легкое электроакустическое устройство, которое имеет преимущества высокой чувствительности, без рассеяния магнитного поля, медного провода и магнита, низкого затрат, низкого энергопотребления, удобного ремонта и массового производства.

Система вожденияМатериал PZT пьезоэлектрические элементыДвойная диафрагма, система вибрации представляет собой бумажный конус, а компонент связи эффективно передает энергию системы вождения в систему вибрации. Во время работы электрическая энергия, приложенная к пьезоэлектрической керамической двойной диафрагме, преобразуется в механическую энергию, которая передается в бумажный конус через элемент связи, чтобы вибрировать и звучать. Пьезоэлектрическая двойная диафрагма имеет более высокий импеданс и представляет собой привод напряжения. Взаимосвязь между силой F и напряжением V равен f = кВ, k является пропорциональным коэффициентом, а вибрационный механический импеданс, включая импеданс радиации, равен z, а скорость вибрации равен
V = f/z
Можно получить звуковое давление P в центре R высокой вибрационной пленки.

Где f - частота
- средняя плотность
S— - Эффективная область конуса

Кроме того, другие электроакустические преобразователи энергии, такие как передатчик, приемник, зуммер и т. Д. Могут быть сделаны в соответствии с пьезоэлектрическим эффектом пьезоэлектрической керамики.

(4) Пьезоэлектрические вентиляторы керамики и реле
Пьезоэлектрическая керамика может быть превращена в небольшой пьезоэлектрический керамический вентилятор, который имеет преимущества небольшого объема, нет тепловой генерации, нет гула, низкого энергопотребления и длительного срока службы. Это пьезоэлектрический деформатор изгиба керамического изгиба, который состоит из двух пьезоэлектрических керамических листов, зажженных металлической фольгой, а пьезо керамический лист генерирует телескопическое движение под действием внешнего электрического поля. Если два пьезо керамических листа наносятся с обратным напряжением, другая сторона сжимается на растяжение, а металлический лист согнут и деформируется. Если применяется чередующее напряжение, металлический лист периодически вибрирует.

Пьезоэлектрический керамический вентилятор состоит из двух изгибающих деформаторов. После того, как мощность переменного тока подключена, два лезвия нажимают стрелку.