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Caractéristiques de céramique piézoélectrique ultrasonique

La céramique piézoélectrique ultrasonique est une classe des matériaux en céramique électroniques avec les propriétés piézoélectriques. La principale différence des cristaux de quartz piézoélectriques typiques qui ne contiennent pas les composants ferroélectriques est que les phases en cristal qui composent leurs composantes principales sont toutes les grains ferroélectriques depuis la céramique sont les agrégats polycristallins avec les grains aléatoirement orientés, le vecteur spontané de polarisation de chaque grain ferroélectrique est également chaotiquement orientée. Pour que la céramique présente les propriétés piézoélectriques macroscopiques, elle doit être mise le feu dans la céramique piézoélectrique. Après avoir été formé et combiné avec l'électrode composée sur le visage d'extrémité, elle est placée sous un champ électrique fort de C.C pour le traitement de polarisation, de sorte que les vecteurs respectifs de polarisation de l'orientation désordonnée originale soient préférentiellement orientés le long de la direction du champ électrique. La céramique piézoélectrique après traitement de polarisation, dedans après que le champ électrique soit décommandé, une certaine polarisation rémanente macroscopique sera maintenue, de sorte que l'en céramique ait certaines propriétés piézoélectriques.

Propriétés diélectriques et élastiques :

La propriété diélectrique de la céramique piézoélectrique reflète le degré de réponse du matériel en céramique à un champ électrique externe, qui est habituellement représenté par la constante diélectrique ε0. Quand le champ électrique externe n'est pas trop grand, des relations linéaires peuvent être employées pour la réponse du diélectrique au champ électrique :

Pour la céramique piézoélectrique, P est la force de polarisation, ε0 est la constante diélectrique de vide, E est la susceptibilité électrique, et E est le champ électrique appliqué. Les différentes utilisations des composants en céramique piézoélectriques ont différentes conditions pour la constante diélectrique de la céramique piézoélectrique. Par exemple, les composants audio tels que les haut-parleurs en céramique piézoélectriques exigent une grande constante diélectrique de l'en céramique, alors que les composants en céramique piézoélectriques à haute fréquence exigent une petite constante diélectrique du matériel.

Le coefficient élastique de céramique piézoélectrique est un paramètre qui reflète les relations entre la déformation de la céramique et la force appliquée. Comme d'autres élastomères, les matériaux en céramique piézoélectriques suivent la loi de Hooke : Xmn=cmnpqxmnpq, où le cmnpq s'appelle la constante élastique de dureté de l'élastomère, X est l'effort, et x est la tension. Pour les corps piézoélectriques, en raison de la piézoélectricité, la valeur du coefficient élastique est liée aux conditions de frontière électriques.

Piézoélectricité de céramique piézoélectrique :

La plus grande caractéristique de la céramique piézoélectrique est piézoélectricité, y compris la piézoélectricité positive et la piézoélectricité inverse. La piézoélectricité positive se rapporte au déplacement relatif du positif et les centres de charge négative en quelques diélectriques sous l'action de la force externe mécanique, qui cause la polarisation, qui mène à l'aspect des frais attachés avec l'opposé se connecte les surfaces des diélectriques. Dans le cas où la force externe n'est pas trop grande, sa densité de charge est proportionnelle à la force externe, suivant la formule :

là où le δ est la densité de charge extérieure, d est la constante de tension piézoélectrique, et T est la contrainte de traction. Réciproquement, quand un champ électrique externe est appliqué à un diélectrique piézoélectrique, les centres de charge positive et négative à l'intérieur du diélectrique subissent le déplacement relatif et sont polarisés, et le déplacement fait déformer le diélectrique. Cet effet s'appelle la piézoélectricité inverse. Quand le champ électrique n'est pas très fort, la déformation a des relations linéaires avec le champ électrique externe, suivant la formule :

le décollement est la constante de tension piézoélectrique inverse, c.-à-d., la matrice transposée de d, E est le champ électrique appliqué, et x est la tension. La force de l'effet piézoélectrique reflète le degré d'accouplement entre les propriétés élastiques et les propriétés diélectriques du cristal, qui est représenté par le coefficient de accouplement électromécanique K, qui suit la formule :

là où u12 est énergie piézoélectrique, u1 est l'énergie élastique, et u2 est énergie diélectrique.

Mécanismes physiques des propriétés piézoélectriques :

Les deux extrémités de la feuille en céramique piézoélectrique polarisée auront lié des frais, ainsi une couche de frais libres du monde extérieur est adsorbées sur la surface d'électrode. Quand une pression externe F est appliquée à la feuille en céramique, la décharge se produit aux deux extrémités de la feuille. Au contraire, s'il est tiré, le phénomène de remplissage se produira. Le phénomène dans lequel cet effet mécanique est transformé en effet électrique appartient à l'effet piézoélectrique positif.

En outre, la céramique piézoélectrique a la propriété de la polarisation spontanée, et la polarisation spontanée peut être transformée sous l'action d'un champ électrique externe. Par conséquent, quand un champ électrique externe est appliqué à un diélectrique piézoélectrique, le changement suivant les indications de la figure se produira, et l'en céramique piézoélectrique sera déformé. Cependant, la raison pour laquelle la céramique piézoélectrique déforme est parce que quand le même champ électrique externe que la polarisation spontanée est appliquée, il est équivalent à augmenter la force de polarisation. L'augmentation de la force de polarisation rend la feuille en céramique piézoélectrique allongée dans la direction de polarisation. Au contraire, si le champ électrique inverse est appliqué, la feuille en céramique raccourcit le long de la direction de polarisation. Ce phénomène, qui est converti en effet mécanique dû à un effet électrique, est l'effet piézoélectrique inverse.

D'autres caractéristiques :

La céramique piézoélectrique a des caractéristiques sensibles et peut convertir des vibrations mécaniques extrêmement faibles en signaux électriques, qui peuvent être employés dans des systèmes de sonars, la détection de temps, la protection de l'environnement de télémétrie, des appareils électroménagers, etc. La sensibilité de la céramique piézoélectrique aux forces externes permet même pour sentir la perturbation d'air provoqué par des insectes de vol agitant leurs ailes plus de dix mètres loin. Utilisant elle faire les sismomètres piézoélectriques peut exactement mesurer l'intensité des tremblements de terre et indiquer l'azimut et la distance des tremblements de terre. On doit dire que ceci est un grand exploit de céramique piézoélectrique.

La déformation de la céramique piézoélectrique sous l'action du champ électrique est très petite, tout au plus pas plus d'un dix-millionième de sa propre taille. Ne sous-estimez pas ce petit changement. Le contrôle des instruments et des machines de précision, la technologie de la microélectronique, la bio-ingénierie et d'autres champs sont un grand avantage.

Les dispositifs de contrôle de fréquence tels que des résonateurs et des filtres sont des composantes clés qui déterminent la représentation du matériel de transmission. La céramique piézoélectrique a des avantages évidents à cet égard. Elle n'a la bonne stabilité de fréquence, la haute précision, la grande plage de fréquence applicable, la petite taille, aucune absorption d'humidité, et la longue durée. Particulièrement dans le matériel de transmission multicanal, elle peut améliorer la représentation anti-parasitage, qui rend l'équipement électromagnétique précédent incapable de regarder en arrière et confronté au problème de l'débordement. Destin alternatif.