شاخص عملکرد سرامیک های پیزوالکتریک

بازدید: 9 نویسنده: ویرایشگر سایت زمان انتشار: 1397/11/13 منبع: سایت

پرس و جو کنید

ثابت پیزوالکتریک d33 از سرامیک پیزوالکتریک یک ضریب پاسخ خطی است که منعکس کننده جفت متقابل بین کمیت مکانیکی (تنش یا کرنش) و کمیت الکتریکی (جابجایی الکتریکی یا میدان الکتریکی) است. هنگامی که یک تنش فشاری T3 در امتداد جهت قطبش (محور z) سرامیک پیزوالکتریک اعمال می‌شود و باری روی سطح الکترود ایجاد می‌شود، یک رابطه وجود دارد: جایی که d33 یک ثابت پیزوالکتریک است و اولین عدد در پا نشان‌دهنده جهت میدان الکتریکی است. یا جهت عمودی سطح الکترود، عدد دوم به جهت تنش یا کرنش اشاره دارد. T3 استرس است. D3 جابجایی الکتریکی است. این ثابت تناسبی یک محیط پیزوالکتریک است که انرژی مکانیکی (یا انرژی الکتریکی) را به انرژی الکتریکی (یا انرژی مکانیکی) تبدیل می‌کند و رابطه بین تنش (T)، کرنش (S)، میدان الکتریکی (E) یا جابجایی الکتریکی (D) را منعکس می‌کند. این نشان دهنده رابطه جفت خواص الکترومکانیکی مواد و قدرت اثر پیزوالکتریک است که منجر به معادله پیزوالکتریک می شود. چهار ثابت مشترک وجود دارد دیسک پیزوالکتریک مواد Pzt4 : dij، gij، eij، hij. 2 ضریب جفت الکترومکانیکی Kp، ضریب جفت الکترومکانیکی K یک کمیت فیزیکی است که به طور جامع رابطه جفت بین انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی سرامیک های پیزوالکتریک را منعکس می کند و بازتابی از قابلیت تبدیل انرژی پیزوالکتریک-الکتریک مواد پیزوالکتریک است. تعریف ضریب کوپلینگ الکترومکانیکی:

انرژی مکانیکی a ویبراتور سرامیک پیزوالکتریک مواد PZT (یک بدنه سرامیکی پیزوالکتریک دارای شکل و اندازه معین و پوشیده از یک الکترود کار) به شکل و حالت ارتعاش آن مربوط می شود و حالت های مختلف ارتعاش دارای ضرایب جفت الکترومکانیکی مربوطه خواهند بود. به عنوان مثال، ضریب جفت حالت انبساط شعاعی ویفر نازک Kp است (ضریب جفت صفحه). ضریب جفت حالت انبساط طول قطعه نازک K31 (ضریب جفت عرضی) است. ضریب جفت حالت انبساط محوری استوانه ای K33 (ضریب جفت طولی) و غیره است. این بازتابی از توانایی مواد پیزوالکتریک برای انجام تبدیل انرژی ماشین به الکتریکی است. این مربوط به ثابت پیزوالکتریک، ثابت دی الکتریک و ثابت الاستیک مواد است و یک پارامتر نسبتا جامع است. ارزش آن همیشه کمتر از.

فاکتور کیفیت مکانیکی Qm
سرامیک های پیزوالکتریک انرژی مصرف می کنند تا بر اصطکاک داخلی در هنگام ارتعاش غلبه کنند. ضریب کیفیت مکانیکی Qm پارامتری است که میزان مصرف انرژی را منعکس می کند. هر چه Qm بزرگتر باشد، مصرف انرژی کمتر است. تعریف ضریب کیفیت مکانیکی Qm جایی است که fr فرکانس تشدید است بیمورف پیزو سرامیکی ، fa فرکانس ضد رزونانس ویبراتور پیزوالکتریک، R حداقل امپدانس Zb min (مقاومت رزونانس) در فرکانس تشدید، C0 ظرفیت استاتیک ویبراتور پیزوالکتریک، و C1 خازن تشدید کننده ویبره پیزوالکتریک است.

ثابت فرکانس N

برای یک ویبراتور پیزوالکتریک، احتمال فرکانس تشدید و طول جهت ارتعاش ویبراتور ثابت است، یعنی ثابت فرکانس. N=fr×l که در آن: fr فرکانس رزونانس ویبراتور پیزوالکتریک است. و l طول جهت ارتعاش است مبدل های حلقه ای سرامیکی پیزوالکتریک . ارتعاش شعاعی دیسک نازک: Np=fr×D (D قطر دیسک است) ارتعاش کششی ضخامت صفحه نازک: Nt=fr×t (t ضخامت صفحه نازک است) لرزش میله باریک K33: N33=fr×l(l برای طول میله) ضخامت صفحه نازک برش N× lt=ارتعاش K15 صفحه نازک)

تعیین پارامترهای اصلی مواد سرامیکی پیزوالکتریک، تعیین پارامترهای مواد Kp، Qm، d33، ε33 و tgδ نیاز به حالت ارتعاش شعاعی دیسک‌های نازک دارد. قطر دیسک های نازک باید بسیار بزرگتر از ضخامت باشد و نسبت آن بیشتر از 10 باشد. جهت پلاریزاسیون موازی با جهت ضخامت است، سطح الکترود عمود بر جهت ضخامت است و ورق یک شکل دایره ای یکنواخت است. اگر مقدار Δf ویفر نازک کوچک باشد، می توان آن را مستقیماً با فرمول زیر محاسبه کرد: وقتی ζ=0.27، Kp2≌2.51Δf/fs. وقتی ζ=0.30، Kp2≌2.53Δf/fs، زمانی که ζ=0.36، Kp≌2.55Δf /fs Qm=1/4ΠR1CΔf×1012 ε33=4Ctlt/ΠΦ. Ct ظرفیت فرکانس پایین (Fara) ویفر نازک است که می تواند توسط پل خازن در فرکانس 1KC اندازه گیری شود، lt ضخامت ویفر نازک (متر)، Φ قطر ویفر نازک (متر) و ε33 محیط آزاد است. ثابت الکتریکی (فارا / متر). tgδ توسط یک پل خازن یا یک پل جهانی اندازه گیری می شود. D33 با استفاده از تستر شبه استاتیک اندازه گیری شد.