Характеристиките на пиезоелектричната керамика и пиезоелектричния ефект
Керамика, която има&"; пиезоелектричен ефект GG"; на ултразвукови преобразуватели се наричат пиезоелектрична керамика. Пиезоелектричната керамика обикновено се образува чрез химични реакции между няколко окислителни съединения или съединения на въглеродната киселина по време на процеса на синтероване. Производственият процес е подобен на този на обикновената електронна керамика.
Пиезоелектричната керамика е предпочитаният избор за направата на ултразвукови преобразуватели поради тяхната висока физическа якост, химическа инертност и относително евтини производствени разходи. Пиезоелектричната керамика може да се използва за изработване на елементи като ултразвукови преобразуватели, керамични кондензатори, сензори и изпълнителни механизми.
Характеристики на пиезоелектричната керамика
Пиезоелектричната керамика е изкуствени пиезоелектрични материали. Пиезоелектричните материали са материали, които могат да генерират електричество поради механично напрежение. При подаване на напрежение пиезоелектричният материал се деформира. Всички пиезоелектрични материали са непроводими, за да се получи пиезоелектричен ефект и да работят.
Пиезоелектричната керамика генерира напрежение, съответстващо на приложеното механично напрежение. Обикновено се използва като комбайн за енергия, газов запалвач и сензор за откриване на налягане, ускорение и ъглова скорост.
Пиезоелектричната керамика генерира изместване, съответстващо на приложеното напрежение. Това обикновено се използва за линейни задвижващи механизми като пиезоелектрични инжектори, нанопозициониращи и антивибрационни системи. В сравнение с електронните и хидравличните задвижващи механизми, пиезоелектрическата керамика има предимствата на бърза реакция, високо налягане и прецизен резонанс на работа.
Пиезоелектричната керамика има естествени вибрации по отношение на формата и размера. Когато се прилага електрическо поле с определена честота (наречена резонансна честота), пиезоелектричната керамика ще вибрира с голяма амплитуда, като по този начин показва максималния ток. Тази функция се използва в ултразвукови вибратори, като перални машини, овлажнители, сонари, електрически сигнални филтри и ултразвукови двигатели.
Пиезоелектрични керамични материали
Материали като бариев титанат, оловен цирконат титанат и литиев ниобат са основните суровини за направата на пиезоелектрична керамика. Те са някои синтетични материали и е доказано, че имат по-голям капацитет за генериране на енергия от повечето естествени материали. Оловният цирконат титанат (PZT) е най-често срещаната суровина за направата на пиезоелектрическа керамика. Произвежда се и се произвежда от два химически елемента (при високи температури), олово и цирконий.
Пиезоелектричен керамичен лист за датчик
PZT керамиката има по-висока чувствителност и по-висока работна температура от другата пиезоелектрична керамика. Отличителната черта на PZT е неговата голяма пиезоелектричност. PZT има кристална структура тип перовскит, която е подходяща за реализиране на голяма пиезоелектричност. В допълнение, функциите могат да бъдат подобрени чрез оптимизиране на компоненти.
Пиезоелектричен ефект
Неправилните кристали се събират заедно като пиезоелектрични материали. Структурата на тези кристали не е симетрична, но те все още съществуват в електрически неутрален баланс. След като се приложи механично налягане върху тези пиезоелектрични кристали, тяхната структура ще се деформира и атомите ще бъдат изтласкани, за да произведат кристали, които могат да провеждат ток. Ако използвате същия пиезоелектричен кристал и приложите електрически ток към него, кристалът ще се разшири и свие, като по този начин преобразува електрическата енергия в механична енергия.
Пиезоелектричната керамика е пиезоелектрични материали и има" пиезоелектричен ефект" които пиезоелектрическите материали обикновено имат. Пиезоелектричният ефект се причинява от линейното електромеханично взаимодействие между механичното състояние и електрическото състояние в кристалния материал. Пиезоелектричният ефект се разделя на директен пиезоелектричен и обратен пиезоелектричен ефект. Пиезоелектричният ефект е обратим. Когато върху него действа малка външна сила, тя може да превърне механичната енергия в електрическа. След като се приложи променливо напрежение между групите на пиезоелектричните керамични листове, електрическата енергия ще се обърне в механична енергия.
Директен пиезоелектричен ефект
Директният пиезоелектричен ефект се причинява от директно напрежение върху материала. Това се случва, когато две метални плочи обикновено се използват за оказване на натиск върху парче пиезоелектрически материал (като кристал или керамика). Просто поставянето на пиезоелектричния кристал между две метални пластини, по това време материалът е в перфектен баланс и не провежда ток. След като металната плоча приложи механично налягане върху материала, когато кристалът се наруши от налягане или други напрежения, дисбалансът на заряда ще доведе до разлика. На противоположните страни на кристалната повърхност се появяват прекомерни отрицателни и положителни заряди. Металната плоча събира тези заряди, които могат да се използват за генериране на напрежение и изпращане на ток през веригата. Този процес е директен пиезоелектричен ефект.
Обратен пиезоелектричен ефект
Пиезоелектричен кристал е поставен между двете метални пластини и структурата на кристала е в перфектен баланс, без никакви промени. След като електрическата енергия се приложи към кристала, структурата на кристала се свива и разширява. Тъй като кристалната структура се разширява и свива, тя преобразува получената електрическа енергия и освобождава механична енергия под формата на звукови вълни. Токът принуждава атомите в материала да вибрират напред-назад. Този процес се нарича обратен пиезоелектричен ефект. Обратният пиезоелектричен ефект помага за разработването на устройства, които генерират звукови вълни, като високоговорители и зумери.
Като основен елемент на ултразвуковия преобразувател, пиезоелектричната керамика на PZT-8 има по-висок качествен фактор Qm, по-висока безопасна работна температура (температура на Кюри) и по-ниска диелектрична загуба (tanδ). Това също гарантира неговата висока електромеханична ефективност на преобразуване и стабилност.
