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壓電陶瓷材料的“伸縮效應”分析

更新時間: 2020-08-17

   壓電陶瓷是一種具有壓電效應的多晶體,由于它的生產(chǎn)工藝與陶瓷的生產(chǎn)工藝相似因而得名。用于將機械參數(shù)轉(zhuǎn)換為電參數(shù),或者反過來將電信號轉(zhuǎn)換為機械運動或振動。在傳感器中,它們可將力、壓力和加速度轉(zhuǎn)換為電信號,在聲波和超聲波傳感器與啟動器中,它們可將電壓力轉(zhuǎn)換為振動或形變。
  我國對壓電陶瓷的研究始于五十年代末期,比國外晚10年左右,目前在壓電陶瓷的試制、工業(yè)生產(chǎn)等方面都已有相當雄厚力量,有不少材料已達到或接近水平。
  壓電陶瓷工藝流程如下:
  配料-混合磨細-預燒-二次磨細-造粒-成型-排塑-燒結(jié)成瓷-外形加工-被電極-高壓極化-老化測試。
  壓電陶瓷極化以前,鐵電陶瓷材料是各向同性的,不會顯示出壓電效應,當所施加的信號很小時,會出現(xiàn)普通的電致伸縮效應,應變和施加電場的平方成正比。而壓電陶瓷片接電系數(shù)的變化與所加的機械壓電成比例,在高電場下,滯后效應是顯著的,而不可能從應變和場強關(guān)系所得的電致伸縮系數(shù)來導出機電特性,然而總的應變近似地與總的電位移的平方成比例。
  這時壓電陶瓷施加小信號的電位移與因這個信號所產(chǎn)生的應變的變化之間的關(guān)系是線性的。如果剩下位移和信號位移是矢量疊加的,忽略不計介電常數(shù)和電致伸縮系數(shù)對位移大小的依賴性。
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