Charakteristika piezoelektrickej keramiky a piezoelektrický jav
Keramika, ktorá má&"; piezoelektrický efekt GG"; na ultrazvukových prevodníkoch sa nazývajú piezoelektrická keramika. Piezoelektrická keramika sa zvyčajne vytvára chemickými reakciami medzi niekoľkými oxidačnými zlúčeninami alebo zlúčeninami kyseliny uhličitej počas procesu spekania. Výrobný proces je podobný ako pri bežnej elektronickej keramike.
Piezoelektrická keramika je preferovanou voľbou pre výrobu ultrazvukových prevodníkov kvôli ich vysokej fyzikálnej sile, chemickej inertnosti a relatívne lacným výrobným nákladom. Piezoelektrickú keramiku možno použiť na výrobu predmetov, ako sú ultrazvukové meniče, keramické kondenzátory, snímače a akčné členy.
Charakteristika piezoelektrickej keramiky
Piezoelektrická keramika sú umelo vyrobené piezoelektrické materiály. Piezoelektrické materiály sú materiály, ktoré môžu generovať elektrinu v dôsledku mechanického namáhania. Po pripojení napätia sa piezoelektrický materiál deformuje. Všetky piezoelektrické materiály sú nevodivé, aby vytvorili piezoelektrický efekt a fungovali.
Piezoelektrická keramika generuje napätie zodpovedajúce pôsobenému mechanickému namáhaniu. Zvyčajne sa používa ako zberač energie, zapaľovač plynu a snímač na detekciu tlaku, zrýchlenia a uhlovej rýchlosti.
Piezoelektrická keramika generuje posun zodpovedajúci použitému napätiu. Toto sa bežne používa pre aplikácie lineárnych pohonov, ako sú piezoelektrické vstrekovače, nano-polohovacie a antivibračné systémy. V porovnaní s elektronickými a hydraulickými pohonmi má piezoelektrická keramika výhody rýchlej odozvy, vysokého tlaku a presnej prevádzkovej rezonancie.
Piezoelektrická keramika má prirodzené vibrácie, pokiaľ ide o tvar a veľkosť. Keď sa použije elektrické pole s určitou frekvenciou (nazýva sa to rezonančná frekvencia), bude piezoelektrická keramika vibrovať s veľkou amplitúdou, čo ukazuje maximálny prúd. Táto vlastnosť sa používa v ultrazvukových vibrátoroch, ako sú práčky, zvlhčovače vzduchu, sonary, filtre elektrického signálu a ultrazvukové motory.
Piezoelektrické keramické materiály
Materiály ako titaničitan bárnatý, titaničitan zirkoničitý olovnatý a niobát lítny sú hlavnými surovinami na výrobu piezoelektrickej keramiky. Sú to niektoré syntetické materiály a preukázalo sa, že majú väčšiu kapacitu na výrobu energie ako väčšina prírodných materiálov. Olovo zirkoničitan titaničitý (PZT) je najbežnejšou surovinou na výrobu piezoelektrickej keramiky. Je vyrobený a vyrobený z dvoch chemických prvkov (pri vysokých teplotách), olova a zirkónu.
Piezoelektrický keramický plech pre menič
PZT keramika má vyššiu citlivosť a vyššiu pracovnú teplotu ako iná piezoelektrická keramika. Poznávacím znakom PZT je veľká piezoelektrika. PZT má kryštálovú štruktúru perovskitového typu, ktorá je vhodná na realizáciu veľkej piezoelektriky. Okrem toho je možné funkcie vylepšiť optimalizáciou komponentov.
Piezoelektrický jav
Nepravidelné kryštály sa zhromažďujú ako piezoelektrické materiály. Štruktúra týchto kryštálov nie je symetrická, stále však existujú v elektricky neutrálnej rovnováhe. Akonáhle sa však na tieto piezoelektrické kryštály aplikuje mechanický tlak, ich štruktúra sa deformuje a atómy sa tlačia, aby vytvorili kryštály, ktoré môžu viesť prúd. Ak použijete rovnaký piezoelektrický kryštál a privediete na neho elektrický prúd, kryštál sa roztiahne a stiahne, čím sa elektrická energia premení na mechanickú energiu.
Piezoelektrická keramika je piezoelektrický materiál a má&"; piezoelektrický efekt GG"; ktoré piezoelektrické materiály zvyčajne majú. Piezoelektrický efekt je spôsobený lineárnou elektromechanickou interakciou medzi mechanickým stavom a elektrickým stavom v kryštálovom materiáli. Piezoelektrický efekt sa delí na priamy piezoelektrický a reverzný piezoelektrický efekt. Piezoelektrický jav je reverzibilný. Keď na ňu pôsobí malá vonkajšia sila, môže premeniť mechanickú energiu na elektrickú. Akonáhle je medzi piezoelektrickými skupinami keramických plátov aplikované striedavé napätie, elektrická energia sa zmení na mechanickú.
Priamy piezoelektrický jav
Priamy piezoelektrický efekt je spôsobený priamym namáhaním materiálu. To sa stane, keď sa na aplikáciu tlaku na kúsok piezoelektrického materiálu (napríklad kryštálu alebo keramiky) zvyčajne používajú dve kovové platne. Jednoduché umiestnenie piezoelektrického kryštálu medzi dve kovové dosky, v tomto okamihu je materiál v dokonalej rovnováhe a nevedie prúd. Akonáhle kovová doska vyvinie mechanický tlak na materiál, keď je kryštál narušený tlakom alebo inými tlakmi, nerovnováha náboja spôsobí rozdiel. Na opačných stranách povrchu kryštálu sa objavujú nadmerné záporné a kladné náboje. Kovová doska zhromažďuje tieto náboje, ktoré možno použiť na generovanie napätia a prenos prúdu obvodom. Tento proces je priamym piezoelektrickým efektom.
Reverzný piezoelektrický jav
Medzi dvoma kovovými doskami je umiestnený piezoelektrický kryštál a štruktúra kryštálu je v dokonalej rovnováhe bez akejkoľvek zmeny. Po nanesení elektrickej energie na kryštál sa štruktúra kryštálu stiahne a rozšíri. Keď sa kryštálová štruktúra rozpína a sťahuje, prevádza prijatú elektrickú energiu a uvoľňuje mechanickú energiu vo forme zvukových vĺn. Prúd núti atómy v materiáli vibrovať tam a späť. Tento proces sa nazýva inverzný piezoelektrický jav. Reverzný piezoelektrický efekt pomáha vyvíjať zariadenia generujúce zvukové vlny, ako sú reproduktory a bzučiaky.
Ako jadrový prvok ultrazvukového meniča má piezoelektrická keramika PZT-8 vyšší kvalitatívny faktor Qm, vyššiu bezpečnú pracovnú teplotu (Curieova teplota) a nižšiu dielektrickú stratu (tanδ). To tiež zaručuje jeho vysokú elektromechanickú účinnosť a stabilitu premeny.
