Análise de parâmetros de desempenho cerâmico piezoelétrico

Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2018-11-28 Origem:alimentado

Inquérito

A fabricação de excelenteComponentes cerâmicos piezoelétricosgeralmente requer requisitos para o desempenho de cerâmica piezoelétrica. Como o desempenho da cerâmica piezoelétrica tem uma influência decisiva na qualidade dos componentes. Portanto, para discutir e entender os componentes da cerâmica piezoelétrica, devemos primeiro entender os parâmetros de desempenho e métodos de medição de cerâmica piezoelétrica. A cerâmica piezoelétrica possui propriedades piezoelétricas, além das propriedades dielétricas e elásticas dos materiais dielétricos gerais. A cerâmica piezoelétrica tem anisotropia após o tratamento de polarização, e cada parâmetro de desempenho tem valores diferentes em diferentes direções, o que torna os parâmetros de desempenho da cerâmica piezoelétrica muito mais do que a cerâmica dielétrica isotrópica geral. . Os numerosos parâmetros de desempenho de cerâmica piezoelétrico são uma base importante para seu uso generalizado.

(1) constante dielétrica
A constante dielétrica é um reflexo das propriedades dielétricas de umpiezo cylinde piezocerâmicoou a natureza da polarização, e é geralmente expressa por ponto. Componentes cerâmicos piezoelétricos para diferentes propósitos têm diferentes requisitos constantes dielétricos para cerâmica piezoelétrica. Por exemplo, um componente de áudio, como um alto-falante cerâmico piezoelétrico, requer que uma cerâmica esteja tendo uma grande constante dielétrica, e um componente cerâmico piezoelétrico de alta frequência requer que um material esteja tendo uma constante dielétrica baixa. A relação entre a constante dielétrica ε e a capacitância C do elemento, a área de eletrodo A e a distância T entre os eletrodos é ε = c · t / a. Onde a unidade de cada parâmetro é a capacitância C é f, e o Área de eletrodo A é m2, o espaçamento de eletrodo T é m, e a constante dielétrica ε é f / m. Às vezes, é utilizada a permissividade relativa εr (ou κ), que está relacionada à permitida absoluta ε. εr = ε / εo onde εo é a constante dielétrica de vácuo (ou espaço livre), εo = 8,85 × 10- 12 (F / M), enquanto εR não tem unidade e um valor.

(2)A polarização de.Transdutor de tubos piezo.É precedido por um policrystal isotrópico, que tem a mesma constante dielétrica ao longo das instruções de 1 (x), 2 (y) e 3 (z), ou seja, apenas uma constante dielétrica. Após o tratamento de polarização, uma policristal anisotrópica é formada devido à polarização remanescente gerada na direção de polarização. Neste momento, as propriedades dielétricas na direção de polarização são diferentes daquelas nas outras duas direções. Deixe a direção de polarização da cerâmica estar na 3 direção: ε11 = ε22 ≠ ε 33. A cerâmica piezoelétrica polarizada tem duas constantes dielétricas ε11 e ε33. Devido ao efeito piezoelétrico da cerâmica piezoelétrica, as constantes dielétricas de medição das amostras são diferentes sob condições mecânicas diferentes. Em condições mecanicamente livres, a constante dielétrica medida é chamada de constante dielétrica livre, e em εt, o canto superior t representa a condição mecânica livre. Em condições de fixação mecânicas, a constante dielétrica de medição é referida como a constante dielétrica de fixação, expressa como εs, e a referência superior S é a condição de fixação mecânica. Como há um campo elétrico adicional gerado pela deformação sob as condições mecânicas, e não há nenhum efeito sob condições de fixação mecânicas, os valores da medição de constantes dielétricas sob as duas condições são diferentes. De acordo com o acima exposto, a cerâmica piezoelétrica polarizada nas três direções tem quatro constantes dielétricas, nomeadamente ε11t, ε33t, ε11s, ε11s.

(3) perda dielétrica
Perda dielétrica de.transdutor piezocerâmico subaquáticoé um dos indicadores de qualidade importantes de qualquer material dielétrico, incluindo cerâmica piezoelétrica. Em um campo elétrico alternado, a carga é acumulada no meio tem duas partes: uma é a parte ativa (em fase), que é causada pelo processo de condutância; e o outro é a parte reativa (heterogênea), que é causada pelo processo de relaxamento do meio. A proporção do componente fora de fase para o componente na fase da perda dielétrica, IC é o componente na fase, IR é o componente fora de fase, o ângulo entre IC e a corrente total i é δ , ω é a frequência angular do campo elétrico alternado, e R é a resistência à perda, C é capacitor dielétrico. Pode ser visto a partir da fórmula (1-4) que quando o IR é grande, o bronzeado Δ também é grande; A hora de IR tan δ também é pequena. A perda dielétrica geralmente expressa pelo TAN Δ é chamada de perda de perda ou perda de perda de perda dielétrica, ou é chamado de perda dielétrica. A perda de dielétrico em um campo eletrostático é derivada do processo de condutância no meio. A perda dielétrica em um campo elétrico alternado é derivada da perda dielétrica causada pelo processo de condutância e relaxamento de polarização. Além disso, a perda dielétrica de cerâmica piezoelétrica ferroelétrica também está relacionada ao processo de movimento das paredes de domínio, mas a situação é mais complicada.

(4) constante elástica

Cerâmica piezoelétrica são um elastômero na faixa de limites elásticos, o estresse deve ser proporcional. Deixe o estresse ser t, aplicado à folha cerâmica piezoelétrica com a área transversal A, e a cepa gerada por S. De acordo com a lei de Hooke, a relação entre o estresse T e a tensão S é a seguinte, onde suavidade elástica constante. A unidade é m2 / n; C é a constante de rigidez elástica em N / m2. No entanto, qualquer material é tridimensional, ou seja, quando o estresse é aplicado na direção longitudinal, a tensão é gerada não apenas na direção longitudinal, mas também nas direções de largura e espessura. Há uma peça fina como mostrado, a duração é em uma direção e a largura em duas direções. A aplicação do estresse T1 na direção de 1 faz com que a folha gere a tensão S1 na direção 1 e a tensão S2 na direção 2, e não é difícil obter o S1 = S11T1 da equação (1-5); S2 = S12T1. As duas constantes de conformidade elásticas acima em comparação com S12.

(5) constante piezoelétrica

Para um sólido típico, o estresse só causa uma tensão proporcionalTransdutor tubular pizzoelétrico PZT, que é relacionado pelo módulo elástico, isto é, t = ys; A cerâmica piezoelétrica tem piezoeletricidade, ou seja, um custo adicional pode ser gerado quando o estresse é aplicado. A carga gerada é proporcional ao estresse aplicado. Para pressão e tensão, o sinal é oposto. O deslocamento dielétrico D (área de carga) e estresse T (área de força) são expressos da seguinte forma: D = Q / A = DT onde D está em Coulomb / Newton (C / N). Este é o efeito piezoelétrico positivo. Há também um efeito piezoelétrico inverso que produz uma tensão s proporcionalmente quando um campo elétrico E é aplicado, e a tensão resultante é ampliada ou contratada dependendo da direção de polarização da amostra. Na fórmula S = DE, a unidade de D é metros / volt (m / v). A proporcionalidade constante D nas duas equações acima é chamada de constante de esforço piezoelétrico. Para efeitos piezoelétricos positivos e inversos, D é numericamente o mesmo,

(6) constante de frequência:

A constante de frequência é o produto da frequência ressonante e a dimensão que determina a ressonância. Se o campo elétrico aplicado for perpendicular à direção de vibração, a frequência ressonante é a frequência ressonante da série; Se o campo elétrico estiver paralelo à direção de vibração, a frequência ressonante é a frequência ressonante paralela. Portanto, para a ressonância dos modos 31 e 15 e a ressonância para o modo planário ou radial, as constantes de frequência correspondentes são NE1, NE5 e NEP, e a constante de frequência de ressonância do modo 33 é ND3. Para uma vara longa longitudinalmente polarizada, a constante de frequência da vibração longitudinal é geralmente expressa pelo ND3; Para uma bolacha fina de qualquer tamanho que é resistente à polarização linear, a constante de frequência da vibração de alongamento de espessura é geralmente expressa pelo NDT. O NDT e o NDP da bolacha são parâmetros importantes. Exceto pelo NDP constante de frequência, as outras constantes de frequência são iguais a metade da antiga velocidade do som no corpo piezocerâmico, isto é, nd = 1/2 (SDPM) - 1/2 e ne = 1/2 (SEPM) 1/2, onde SD = SE (1-K2), cada constante de frequência tem um canto inferior correspondente.