壓電效應(yīng)原理
壓電體受到外機(jī)械力作用而發(fā)生電極化,并導(dǎo)致壓電體兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號相反的束縛電荷,其電荷密度與外機(jī)械力成正比,這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。 壓電體受到外電場作用而發(fā)生形變,其形變量與外電場強(qiáng)度成正比,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。 具有正壓電效應(yīng)的固體,也必定具有逆壓電效應(yīng),反之亦然。 正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)總稱為壓電效應(yīng)。晶體是否具有壓電效應(yīng),是由晶體結(jié)構(gòu)的對稱性所決定的。
壓電效應(yīng)的原理是,如果對壓電材料施加壓力,它便會產(chǎn)生電位差(稱之為正壓電效應(yīng)),反之施加電壓,則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力(稱為逆壓電效應(yīng))。如果壓力是一種高頻震動,則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時,則產(chǎn)生高頻聲信號(機(jī)械震動),這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說,壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能,這種相互對應(yīng)的關(guān)系確實非常有意思。
壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場,也可以因電場作用產(chǎn)生機(jī)械變形,這種固有的機(jī)電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如,壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能,在未來的飛行器設(shè)計中占有重要的地位。
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