Application of piezoelectric ceramics transducer - Piezo Hannas

Навіны

~!phoenix_var112_0!~ дадому / Навіны / Асновы п'езаэлектрычнай керамікі / ~!phoenix_var112_1!~

~!phoenix_var117_0!~ 1 ~!phoenix_var117_1!~ Сайт

Запытайцеся

~!phoenix_var122_0!~
~!phoenix_var122_1!~ ~!phoenix_var123_0!~ ~!phoenix_var123_1!~

~!phoenix_var124_0!~
~!phoenix_var124_1!~

~!phoenix_var125_0!~
~!phoenix_var125_1!~ ~!phoenix_var126_0!~ ~!phoenix_var126_1!~

~!phoenix_var133_0!~
~!phoenix_var133_1!~

~!phoenix_var135_0!~
~!phoenix_var135_1!~

~!phoenix_var136_0!~
~!phoenix_var136_1!~
~!phoenix_var136_2!~

Калі ціск аказваецца ў напрамку х, крышталь дэфармуецца, і цэнтры станоўчага і адмоўнага зарадаў раздзяляюцца, гэта значыць электрычны дыполь змяняецца, так што назапашванне зарада адбываецца на паверхні X. Калі ціск прыкладваецца ў кірунку восі Y, тут паказана размеркаванне цэнтраў станоўчага і адмоўнага зарадаў крышталя, калі агульны электрычны дыпольны момант змяняецца і выклікае назапашванне зарада ў плоскасці X, процілеглай пярэдняй частцы. Відавочна, што замена папярэдняй сілы сціску сілай расцяжэння сведчыць аб тым, што знак зарада зменены. Карацей кажучы, калі ціск аказваецца на п'езаэлектрычны крышталь, можа ўзнікнуць п'езаэлектрычны эфект.

Прымяненне п'езаэлектрычнай керамікі

П'езаэлектрычная кераміка атрымала шырокае прымяненне дзякуючы сваёй п'езаэлектрычнасці і, як вынік, разнастайнасці электрамеханічных уласцівасцей. Гэтыя прымянення ў цэлым можна падзяліць на дзве шырокія катэгорыі, а менавіта п'езаэлектрычныя вібратары. Пры выкарыстанні ў якасці п'езаэлектрычнага вібратара п'езаэлектрычны керамічны матэрыял павінен мець добрую тэмпературную стабільнасць частоты і высокі механічны каэфіцыент якасці Q (Q паказвае ступень унутранага спажывання энергіі матэрыялам падчас пераўтварэння вібрацыі); яго неабходна выкарыстоўваць у якасці пераўтваральніка. Высокі механічны каэфіцыент сувязі K (= механічнае пераўтварэнне ў электрычную энергію / уваходная механічная энергія або = электрычная энергія ў механічную энергію / уваходная электрычная энергія) і вялікая адносная дыэлектрычная пранікальнасць прыведзены ніжэй для прымянення п'езаэлектрычнай керамікі.

П'езаэлектрычны керамічны запальвальнік
Гэта прылада, якая пераўтворыць механічную сілу ў электрычную іскру для распальвання гарэння, і з'яўляецца электрамеханічным пераўтваральнікам. У 1958 годзе для запальвання быў выкарыстаны п'езаэлектрычны эфект керамікі з тытанату барыю (BaTiO). Аднак матэрыял PZT мае нізкую хуткасць узгарання і высокі ўзровень шуму. У 1962 г. былі праведзены выпрабаванні п'езаэлектрычнай керамікі з тытаната свінцу з цырканата свінцу (PZT) для вырабу запальнікаў. Запальвальнікі шырока выкарыстоўваюцца ў паўсядзённым жыцці, прамысловай вытворчасці і ваенных мэтах для распальвання газу і розных тыпаў выбуховых рэчываў і ракет.

(1) Асноўныя прынцыпы

Працоўны працэс запальніка дзеліцца на тры этапы: стварэнне высокага ціску, запальванне на разрадзе і запальванне гаручага газу.

Генерацыя высокага напружання——На прыкладзе цыліндрычнага п'езаэлектрычнага керамічнага кампанента, калі механічная сіла F дзейнічае на цыліндр, п'езакрышталь скажаецца, у выніку чаго цэнтр станоўчых і адмоўных зарадаў у крышталі ссоўваецца, так што вялікая колькасць зарада назапашваецца на верхняй і ніжняй паверхнях цыліндра і

(2) выхад высокага напружання.

Запальванне разраду—змесціце п'езакерамічны кампанент у цесную пятлю з адпаведным зазорам. Калі напружанне ўзрастае да напружання разраду зазору, у зазоры генеруецца іскра.

Запаліце гаручы газ - як правіла, паліўны газ няпроста спаліць, таму ён звычайна выкарыстоўваецца для лёгкага выпарэння этану. Каб падоўжыць час разраду і прадухіліць занадта хуткае згасанне іскры, каб павялічыць хуткасць запальвання, у разрадны канец можна ўставіць адпаведны рэзістар.

(3) структура запальвальніка і прынцып працы

Існуе шмат відаў запальвальнікаў, і ў якасці прыкладу бяруцца структура і прынцып працы п'езаэлектрычнага запальвальніка. Паказаны запальвальнік можна замацаваць на бытавой пліце, каб распаліць газ, павярнуць кулачковы перамыкач 1, націснуць на ўдарны блок 3 з выступаючай часткай кулачка і сціснуць спружыну 2 ззаду ўдарнага блока. Калі выступ кулачка аддзяляецца ад ударнага блока. З-за пругкай сілы спружыны ўдарны блок надае п'езаэлектрычнаму керамічнаму элементу сілу ўдару, і высокае напружанне генеруецца на п'езаэлектрычным элеменце, і высокае напружанне выходзіць з прамежкавага электрода 5 для генерацыі электрычнай іскры для ўзгарання газу.

2. П'езаэлектрычны трансфарматар
З 1950-х гадоў былі распрацаваны п'езаэлектрычныя трансфарматары. У той час у якасці асноўнага матэрыялу выкарыстоўваўся тытанат барыю. Буст адносна нізкі (усяго 50-60 разоў). Выходная напруга складае каля 3000 вольт. З з'яўленнем п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў з цырканата тытаната свінцу каэфіцыент павышэння быў павялічаны да 300-500 разоў, і ён паступова стаў прымяняцца да тэлевізараў, электрастатычных капіравальных машын і генератараў адмоўных іёнаў у якасці высакавольтных крыніц харчавання.

(1) Асноўныя прынцыпы
Электрычная вібрацыйная энергія, якая паступае ў п'езаэлектрычны керамічны ліст, пераўтворыцца ў механічную энергію вібрацыі з дапамогай адваротнага п'езаэлектрычнага эфекту, а затым пераўтворыцца ў электрычную энергію з дапамогай станоўчага п'езаэлектрычнага эфекту. Пераўтварэнне імпедансу (з нізкага імпедансу ў высокае) дасягаецца ў гэтых двух пераўтварэннях энергіі для дасягнення высокага выхаднога напружання на рэзананснай частаце п'езакерамічнага чыпа. Прынцып пераўтварэння тлумачыцца на прыкладзе гарызантальнага і вертыкальнага трансфарматара расцяжных ваганняў.

Увесь п'езакерамічны кавалак падзелены на дзве часткі, левая частка з'яўляецца ўваходным канцом (таксама званая кіруючай часткай), верхні і ніжні бакі маюць інфільтраваны сярэбраны электрод, які палярызаваны ў напрамку таўшчыні, а правая частка з'яўляецца выхадным канцом (таксама званая энергагенеравальнай часткай), і правы канец. На паверхні ёсць сярэбраны электрод, які інфільтраваны. Палярызаваныя па даўжыні. Калі на ўваходную клему падаецца пераменнае напружанне, з-за адваротнага п'езаэлектрычнага эфекту п'езакерамічны ліст стварае расцягваючыя вібрацыі ўздоўж напрамку даўжыні, якія пераўтвараюць ўваходную электрычную энергію ў механічную; і энергагенератарная частка пераўтворыць механічную энергію ў электрычную праз станоўчы п'езаэлектрычны эфект. Дзе механічны каэфіцыент якасці матэрыялу; - каэфіцыенты падоўжнага і папярочнага электрамеханічнага счаплення матэрыялу; даўжыня L - энергетычнай часткі; Т - таўшчыня трансфарматара.

(2) Прымяненне п'езаэлектрычнага трансфарматара
П'езаэлектрычныя трансфарматары ў асноўным выкарыстоўваюцца ў выпадку высокага напружання, нізкай магутнасці і пераўтварэння сінусоіднай хвалі і маюць унікальныя перавагі высокага выхаднога напружання, лёгкай вагі, малога аб'ёму, адсутнасці ўцечкі магнітнага поля, адсутнасці гарэння. Каб атрымаць некалькі выхадных напружанняў, у адпаведнасці з выхадным напружаннем гарызантальна-вертыкальнага трансфарматара прапарцыйнай даўжыні, чым бліжэй да канца генеруючай часткі электраэнергіі, тым вышэй напружанне, мы можам зрабіць электроды ў выглядзе адводаў у розных месцах генеруючай часткі электраэнергіі, такім чынам, атрымліваючы розныя выхады напружання. .

4. П'езаэлектрычныя керамічныя гуказдымальнікі і дынамікі

П'езаэлектрычная кераміка шырока выкарыстоўваецца ў электраакустычных прыладах, такіх як п'езаэлектрычныя керамічныя гуказдымальнікі і дынамікі. Прыёмнікі і таму падобнае распрацоўваюцца з выкарыстаннем пераўтваральных уласцівасцей п'езаэлектрычнай керамікі (механічная энергія пераўтвараецца ў электрычную ці наадварот).

(1) Вібратар з падвойнай дыяфрагмай

Электраакустычныя прылады патрабуюць нізкага механічнага супраціўлення і могуць спалучацца з крыніцамі гуку або вібрацыі. Гэтым патрабаванням могуць адпавядаць п'езаэлектрычныя вібратары з падвойнай дыяфрагмай. Ён складаецца з двух кавалкаў уздоўж расцягнутых п'езаэлектрычных керамічных лістоў. Калі адзін кавалак расцягваецца, другі кавалак скарачаецца і ўвесь згінаецца.

Прыведзены прынцып працы вібратара з падвойнай дыяфрагмай. Калі п'езаэлектрычная кераміка пэўнай таўшчыні згінаецца пад уздзеяннем сілы, яна падаўжаецца з аднаго боку таўшчыні і сціскаецца з другога боку, і ўнутры п'езакерамічнага ліста генеруецца зарад. Аднак, паколькі ўся дыяфрагма мае аднолькавы кірунак палярызацыі, верхні бок выцягнуты, а ніжні бок сціснуты, так што электрычны дыпольны момант супрацьлеглы, а сімвалы зарада верхняга і ніжняга бакоў аднолькавыя, таму няма ніякай розніцы патэнцыялаў, напрыклад, пераключэння на структуру з дзвюма перакрываючыміся падвойнымі дыяфрагмамі, калі яна падвяргаецца сілавым выгібам, можна атрымаць выходную напругу. Дзве часткі дыяфрагмы з процілеглымі напрамкамі палярызацыі злучаныя паслядоўна, і пры прыкладанні сілы верхняя частка падаўжаецца, а ніжняя частка сціскаецца. Паколькі напрамкі палярызацыі процілеглыя, верхні і ніжні бакі падвойнай дыяфрагмы зараджаны процілегла знакам, і можна атрымаць выхад напругі. Дзве дыяфрагмы з аднолькавым напрамкам палярызацыі злучаны паралельна для фарміравання выхаднога напружання.

(2) Структура і прынцып працы п'езаэлектрычнага керамічнага гуказдымальніка

Гэта структурная схема двухканальнага п'езакерамічнага гуказдымчыка. Прынцып працы заключаецца ў тым, што, калі прайгравальнік прайгравае гук, наканечнік гуказдымальніка рухаецца ўздоўж канаўкі запісу (на левай і правай сценках канаўкі таксама выгравіраваны вібрацыйны сігнал), ствараючы сінтэтычную механічную вібрацыю, і вібрацыя раскладваецца на два ўзаемна перпендыкулярныя кампаненты злучальным элементам. Затым кампаненты адпаведна перадаюцца на канцы двух датчыкаў (п'езаэлектрычная дыяфрагма звычайна выкарыстоўваецца як тып з падвойнай дыяфрагмай), так што яны генеруюць згінальную вібрацыю і, нарэшце, пераўтвараюцца і аднаўляюцца ў сігналы левага і правага каналаў з дапамогай станоўчага п'езаэлектрычнага эфекту. Мяккасць, эластычнасць і калянасць гумовых зашпілек, гумовых дэмпфуючых элементаў, гумовых муфтавых элементаў і гумовых элементаў іголкі ў гуказдымальніку аказваюць вялікі ўплыў на адчувальнасць і частотную характарыстыку прылады.

(3) Структура п'езаэлектрычнага керамічнага дынаміка і прынцып працы
П'езаэлектрычны керамічны дынамік - гэта простая і лёгкая электраакустычная прылада, якая мае такія перавагі, як высокая адчувальнасць, адсутнасць рассейвання магнітнага поля, адсутнасць меднага дроту і магніта, нізкі кошт, нізкае энергаспажыванне, зручны рамонт і масавая вытворчасць.

Сістэма кіравання - гэта a П'езаэлектрычныя элементы з матэрыялу PZT, падвойная дыяфрагма, вібрацыйная сістэма ўяўляе сабой папяровы конус, а злучальны кампанент эфектыўна перадае энергію прываднай сістэмы сістэме вібрацыі. Падчас працы электрычная энергія, якая падаецца на п'езаэлектрычную керамічную двайную дыяфрагму, пераўтворыцца ў механічную энергію, якая перадаецца на папяровы конус праз злучальны элемент для вібрацыі і гуку. П'езаэлектрычная падвойная дыяфрагма мае больш высокі супраціў і ўяўляе сабой прывад напружання. Сувязь паміж сілай F і напружаннем V роўная F=KV, K — прапарцыянальны каэфіцыент, механічны супраціў вібрацыі, уключаючы супраціў выпраменьвання, роўны Z, а хуткасць вібрацыі —
V=F/Z.
Можна атрымаць гукавы ціск P у цэнтры r плёнкі з высокай вібрацыяй.

Дзе f - частата
- сярэдняя шчыльнасць
S——эфектыўная плошча конусу

Акрамя таго, іншыя электраакустычныя пераўтваральнікі энергіі, такія як перадатчык, прыёмнік, гукавы сігнал і г.д., могуць быць зроблены ў адпаведнасці з п'езаэлектрычным эфектам п'езаэлектрычнай керамікі.

(4) П'езаэлектрычныя керамічныя вентылятары і рэле
П'езаэлектрычны керамічны вентылятар можа быць ператвораны ў невялікі п'езаэлектрычны керамічны вентылятар, які мае такія перавагі, як невялікі аб'ём, адсутнасць выдзялення цяпла, шуму, нізкае энергаспажыванне і працяглы тэрмін службы. Гэта п'езаэлектрычны керамічны дэфарматар для выгібу, які складаецца з двух п'езаэлектрычных керамічных лістоў, заціснутых металічнай фальгой, і п'езакерамічны ліст стварае тэлескапічны рух пад дзеяннем знешняга электрычнага поля. Калі да двух п'езакерамічных лістоў прыкласці зваротнае напружанне, другі бок сціскаецца, каб расцягнуць, і металічны ліст згінаецца і дэфармуецца. Калі падаць пераменнае напружанне, металічны ліст будзе перыядычна вібраваць.

П'езаэлектрычны керамічны вентылятар складаецца з двух дэфарматараў выгібу. Пасля падключэння сілкавання пераменнага току два ляза націскаюцца стрэлкай.