Pjezoelektrinės keramikos charakteristikos ir pjezoelektrinis efektas
Keramika, turinti GG; pjezoelektrinis efektas" ant ultragarso keitiklių vadinami pjezoelektrine keramika. Pjezoelektrinė keramika dažniausiai susidaro cheminių reakcijų metu tarp kelių oksiduojančių junginių arba anglies rūgšties junginių sukepinimo proceso metu. Gamybos procesas yra panašus į įprastos elektroninės keramikos.
Pjezoelektrinė keramika yra tinkamiausias pasirinkimas gaminant ultragarso keitlius dėl didelio fizinio stiprumo, cheminio inertiškumo ir palyginti pigių gamybos sąnaudų. Pjezoelektrinė keramika gali būti naudojama gaminant tokius daiktus kaip ultragarso keitikliai, keraminiai kondensatoriai, jutikliai ir pavaros.
Pjezoelektrinės keramikos charakteristikos
Pjezoelektrinė keramika yra žmogaus sukurtos pjezoelektrinės medžiagos. Pjezoelektrinės medžiagos yra medžiagos, galinčios generuoti elektrą dėl mechaninio įtempimo. Kai naudojama įtampa, pjezoelektrinė medžiaga deformuojasi. Visos pjezoelektrinės medžiagos nėra laidžios, kad būtų sukurtas pjezoelektrinis efektas ir darbas.
Pjezoelektrinė keramika sukuria įtampą, atitinkančią taikomą mechaninį įtempį. Paprastai naudojamas kaip energijos rinktuvas, dujų uždegiklis ir jutiklis slėgiui, pagreičiui ir kampiniam greičiui nustatyti.
Pjezoelektrinė keramika sukuria poslinkį, atitinkantį taikomą įtampą. Tai paprastai naudojama linijinėms pavaroms, tokioms kaip pjezoelektriniai purkštukai, nano padėties nustatymo ir antivibracinės sistemos. Lyginant su elektroninėmis ir hidraulinėmis pavaromis, pjezoelektrinė keramika turi greito reagavimo, aukšto slėgio ir tikslaus veikimo rezonanso pranašumus.
Pjezoelektrinė keramika turi natūralių vibracijų pagal formą ir dydį. Taikant elektrinį lauką su tam tikru dažniu (vadinamas rezonansiniu dažniu), pjezoelektrinė keramika vibruos didele amplitude, taip parodydama maksimalią srovę. Ši funkcija naudojama ultragarso vibratoriuose, tokiuose kaip skalbimo mašinos, oro drėkintuvai, sonarai, elektriniai signalų filtrai ir ultragarso varikliai.
Pjezoelektrinės keramikos medžiagos
Tokios medžiagos kaip bario titanatas, švino cirkonato titanatas ir ličio niobatas yra pagrindinės žaliavos pjezoelektrinei keramikai gaminti. Tai yra keletas sintetinių medžiagų ir įrodyta, kad jos turi didesnį energijos gamybos pajėgumą nei dauguma natūralių medžiagų. Švino cirkonato titanatas (PZT) yra labiausiai paplitusi žaliava pjezoelektrinei keramikai gaminti. Jis gaminamas ir gaminamas iš dviejų cheminių elementų (esant aukštai temperatūrai) - švino ir cirkonio.
Pjezoelektrinis keramikos lakštas keitliui
PZT keramika turi didesnį jautrumą ir aukštesnę darbo temperatūrą nei kita pjezoelektrinė keramika. Skiriamasis PZT bruožas yra didelis pjezoelektrinis. PZT turi perovskito tipo kristalinę struktūrą, kuri yra tinkama dideliam pjezoelektriniui realizuoti. Be to, funkcijas galima pagerinti optimizuojant komponentus.
Pjezoelektrinis efektas
Netaisyklingi kristalai kaupiasi kaip pjezoelektrinės medžiagos. Šių kristalų struktūra nėra simetriška, tačiau jie vis tiek egzistuoja elektriniu požiūriu neutralioje pusiausvyroje. Tačiau pritaikius mechaninį slėgį šiems pjezoelektriniams kristalams, jų struktūra bus deformuota ir atomai bus stumiami, kad susidarytų kristalai, galintys praleisti srovę. Jei naudosite tą patį pjezoelektrinį kristalą ir naudosite jam elektros srovę, kristalas išsiplės ir susitrauks, tokiu būdu paversdamas elektros energiją mechanine.
Pjezoelektrinė keramika yra pjezoelektrinės medžiagos ir turi GG; pjezoelektrinis efektas" kad pjezoelektrinės medžiagos paprastai turi. Pjezoelektrinį efektą sukelia linijinė elektromechaninė sąveika tarp mechaninės būsenos ir elektrinės būsenos kristalo medžiagoje. Pjezoelektrinis efektas skirstomas į tiesioginį pjezoelektrinį ir atvirkštinį pjezoelektrinį efektą. Pjezoelektrinis efektas yra grįžtamas. Kai ją veikia mažytė išorinė jėga, ji gali paversti mechaninę energiją elektros energija. Kai pjezoelektrinių keraminių lakštų grupėms bus pritaikyta kintamosios srovės įtampa, elektros energija bus paversta mechanine.
Tiesioginis pjezoelektrinis efektas
Tiesioginį pjezoelektrinį efektą sukelia tiesioginis medžiagos įtempimas. Tai atsitinka, kai dažniausiai naudojamos dvi metalinės plokštės, kad būtų galima spausti pjezoelektrinės medžiagos gabalą (pvz., Kristalą ar keramiką). Tiesiog įdėjus pjezoelektrinį kristalą tarp dviejų metalinių plokščių, šiuo metu medžiaga yra tobulos pusiausvyros ir nepraleidžia srovės. Kai metalinė plokštė pritaikys medžiagai mechaninį slėgį, kai kristalą trikdo slėgis ar kiti įtempimai, krūvio disbalansas sukels skirtumą. Pernelyg dideli neigiami ir teigiami krūviai atsiranda priešingose kristalo paviršiaus pusėse. Metalinė plokštė surenka šiuos krūvius, kurie gali būti naudojami įtampai generuoti ir srovei per grandinę perduoti. Šis procesas yra tiesioginis pjezoelektrinis efektas.
Atvirkštinis pjezoelektrinis efektas
Tarp dviejų metalinių plokščių dedamas pjezoelektrinis kristalas, kurio struktūra yra tobuloje pusiausvyroje be jokių pokyčių. Pritaikius kristalui elektros energiją, kristalo struktūra susitraukia ir išsiplečia. Plečiantis ir susitraukiant kristalo struktūrai, jis paverčia gautą elektros energiją ir išskiria mechaninę energiją garso bangų pavidalu. Srovė verčia medžiagos atomus virpėti pirmyn ir atgal. Šis procesas vadinamas atvirkštiniu pjezoelektriniu efektu. Atvirkštinis pjezoelektrinis efektas padeda sukurti garso bangas generuojančius įrenginius, tokius kaip garsiakalbiai ir garsiniai signalai.
Kaip pagrindinis ultragarso keitiklio elementas, PZT-8 pjezoelektrinė keramika turi aukštesnį kokybės koeficientą Qm, aukštesnę saugią darbo temperatūrą (Curie temperatūra) ir mažesnius dielektrinius nuostolius (tanδ). Tai taip pat garantuoja jo aukštą elektromechaninio keitimo efektyvumą ir stabilumą.
