Uutiset

Olet tässä: Kotiin / Uutiset / Pietsosähköisen keramiikan perusteet / Pietsosähköisten keraamisten suorituskykyparametrien analyysi

Pietsosähköisten keraamisten suorituskykyparametrien analyysi

Katselukerrat: 10 Tekijä: Site Editor Julkaisuaika: 2018-11-28 Alkuperä: Sivusto

Tiedustella

Valmistus erinomainen pietsosähköiset keraamiset komponentit edellyttävät yleensä vaatimuksia pietsosähköisten keramiikan suorituskyvylle. Koska pietsosähköisen keramiikan suorituskyvyllä on ratkaiseva vaikutus komponenttien laatuun. Siksi, jotta voimme keskustella ja ymmärtää pietsosähköisen keramiikan komponentteja, meidän on ensin ymmärrettävä pietsosähköisen keramiikan suorituskykyparametrit ja mittausmenetelmät. Pietsosähköisellä keramiikalla on pietsosähköisiä ominaisuuksia yleisten dielektristen materiaalien dielektristen ja elastisten ominaisuuksien lisäksi. Pietsosähköisellä keramiikalla on anisotropiaa polarisaatiokäsittelyn jälkeen ja jokaisella suorituskykyparametrilla on eri arvot eri suuntiin, mikä tekee pietsosähköisen keramiikan suorituskykyparametreista paljon enemmän kuin yleisen isotrooppisen dielektrisen keramiikan. . Pietsosähköisen keramiikan lukuisat suorituskykyparametrit ovat tärkeä perusta sen laajalle levinneelle käytölle.

(1) Dielektrisyysvakio
Dielektrisyysvakio on heijastus a:n dielektrisistä ominaisuuksista pietsosylinteri piezoceramic , tai polarisaation luonne, ja se ilmaistaan yleensä ε:llä. Pietsosähköisillä keraamisilla komponenteilla eri tarkoituksiin on erilaiset eristevakiovaatimukset pietsosähköiselle keramiikalle. Esimerkiksi audiokomponentti, kuten pietsosähköinen keraaminen kaiutin, edellyttää, että keramiikka on suurella dielektrisyysvakiolla, ja korkeataajuinen pietsosähköinen keraaminen komponentti vaatii materiaalin, jolla on pieni dielektrisyysvakio. Dielektrisyysvakion ε ja elementin kapasitanssin C, elektrodin alueen A ja elektrodien välisen etäisyyden t välinen suhde on ε=C·t/A .jossa kunkin parametrin yksikkö on kapasitanssi C on F ja elektrodipinta-ala A on M2, elektrodien etäisyys t on m ja dielektrisyysvakio ε on F/m. Joskus käytetään suhteellista permittiivisyyttä εr (tai κ), joka liittyy absoluuttiseen permittiivisyyteen ε. εr=ε/εo missä εo on tyhjön (tai vapaan tilan) dielektrisyysvakio, εo=8,85×10-12 (F/m), kun taas εr:llä ei ole yksikköä eikä arvoa.

(2) polarisaatio Pietsoputkien anturia edeltää isotrooppinen monikiteinen, jolla on sama dielektrisyysvakio 1(x), 2(y) ja 3(z) suunnassa, eli vain yksi dielektrisyysvakio. Polarisaatiokäsittelyn jälkeen muodostuu anisotrooppinen monikiteinen polarisaatiosuunnassa syntyvän jäännöspolarisaation vuoksi. Tällä hetkellä dielektriset ominaisuudet polarisaatiosuunnassa ovat erilaiset kuin kahdessa muussa suunnassa. Olkoon keramiikan polarisaatiosuunta 3-suunnassa: ε11 = ε22 ≠ ε 33. Polarisoidulla pietsosähköisellä keramiikalla on kaksi eristevakiota ε11 ja ε33. Pietsosähköisen keramiikan pietsosähköisestä vaikutuksesta johtuen näytteiden mittausdielektrisyysvakiot ovat erilaisia eri mekaanisissa olosuhteissa. Mekaanisesti vapaissa olosuhteissa mitattua dielektrisyysvakiota kutsutaan vapaaksi dielektrisyysvakioksi, ja εT:ssä yläkulma T edustaa mekaanista vapaata tilaa. Mekaanisissa puristusolosuhteissa mittausdielektrisyysvakiota kutsutaan kiristysdielektrisyysvakioksi, joka ilmaistaan eS:nä, ja ylempi referenssi S on mekaaninen puristustila. Koska mekaanisissa olosuhteissa muodonmuutos synnyttää ylimääräisen sähkökentän, eikä tällaista vaikutusta ole mekaanisissa puristusolosuhteissa, dielektrisyysvakioiden mittausarvot näissä kahdessa olosuhteissa ovat erilaiset. Edellä olevan mukaan kolmeen suuntaan polarisoidulla pietsosähköisellä keramiikalla on neljä eristysvakiota, nimittäin ε11T, ε33T, ε11S, ε11S.

(3) dielektrinen häviö
Dielektrinen häviö vedenalainen pietsokeraaminen muunnin on yksi tärkeimmistä laatuindikaattoreista kaikille dielektrisille materiaaleille, mukaan lukien pietsosähköinen keramiikka. Vaihtelevassa sähkökentässä väliaineeseen kertyneessä varauksessa on kaksi osaa: toinen on aktiivinen osa (vaiheessa), joka syntyy johtavuusprosessista; ja toinen on reaktiivinen osa (heterogeeninen), jonka aiheuttaa väliaineen relaksaatioprosessi. Vaiheen ulkopuolisen komponentin suhde dielektrisen häviön samanvaiheiseen komponenttiin, Ic on vaihekomponentti, IR on vaiheen ulkopuolinen komponentti, Ic:n ja kokonaisvirran I välinen kulma on δ, ω on vaihtosähkökentän kulmataajuus ja R on häviövastus, C on dielektrinen kondensaattori. Kaavasta (1-4) voidaan nähdä, että kun IR on suuri, tan δ on myös suuri; IR tunnin tan δ on myös pieni. Dielektristä häviötä, joka ilmaistaan tavallisesti tan δ:lla, kutsutaan dielektrisen häviön tangentiksi tai häviökertoimeksi, tai sitä kutsutaan dielektriseksi häviöksi. Eristehäviö sähköstaattisessa kentässä on johdettu väliaineessa tapahtuvasta johtavuusprosessista. Dielektrinen häviö vaihtuvassa sähkökentässä on johdettu johtavuusprosessin ja polarisaatiorelaksaation aiheuttamasta dielektrisestä häviöstä. Lisäksi ferroelektrisen pietsosähköisen keramiikan dielektrinen häviö liittyy myös alueen seinien liikeprosessiin, mutta tilanne on monimutkaisempi.

(4) Kimmovakio

Pietsosähköinen keramiikka on elastomeeriä kimmorajojen alueella, jännityksen tulee olla verrannollinen. Olkoon jännitys T, joka kohdistetaan pietsosähköiseen keraamiseen levyyn, jonka poikkileikkauspinta-ala on A, ja S:n synnyttämä venymä. Hooken lain mukaan jännityksen T ja venymän S välinen suhde on seuraava, missä S on elastinen sileysvakio. Yksikkö on m2/N; C on elastinen jäykkyysvakio N/m2. Mikä tahansa materiaali on kuitenkin kolmiulotteinen, eli kun jännitystä kohdistetaan pituussuunnassa, ei synny jännitystä vain pituussuunnassa, vaan myös leveys- ja paksuussuunnissa. Kuvassa on ohut pala, jonka pituus on yhteen suuntaan ja leveys kahteen suuntaan. Kun jännitys T1 kohdistetaan suuntaan 1, arkki synnyttää venymän S1 suuntaan 1 ja venymän S2 suuntaan 2, eikä ole vaikeaa saada S1=S11T1 yhtälöstä (1-5); S2 = S12T1. Yllä olevat kaksi elastista mukautumisvakiota S11 verrattuna S12:een.

(5) Pietsosähköinen vakio

Tyypilliselle kiinteälle aineelle jännitys T aiheuttaa vain verrannollisen venymän S Pzt pietsosähköinen putkimuunnin , joka liittyy kimmomoduuliin, eli T = YS; pietsosähköisessä keramiikassa on pietsosähköisyyttä, eli lisävaraus voi syntyä jännityksen kohdistuessa. Syntynyt varaus on verrannollinen kohdistettuun jännitykseen. Paineen ja jännityksen merkki on päinvastainen. Dielektrinen siirtymä D (varausalue) ja jännitys T (voimapinta-ala) ilmaistaan seuraavasti: D=Q/A=dT missä d on coulomb/newton (C/N). Tämä on positiivinen pietsosähköinen vaikutus. On myös käänteinen pietsosähköinen ilmiö, joka tuottaa jännityksen S verrannollisesti, kun sähkökenttä E kohdistetaan, ja tuloksena oleva venymä joko laajenee tai supistuu näytteen polarisaatiosuunnasta riippuen. Kaavassa S=dE d:n yksikkö on metriä/voltti (m/v). Suhteellisuusvakio d yllä olevissa kahdessa yhtälössä on nimeltään pietsosähköinen venymävakio. Positiivisille ja käänteisille pietsosähköisille vaikutuksille d on numeerisesti sama,

(6) Taajuusvakio:

Taajuusvakio on resonanssitaajuuden ja resonanssin määräävän ulottuvuuden tulo. Jos käytetty sähkökenttä on kohtisuorassa värähtelysuuntaan nähden, resonanssitaajuus on sarjaresonanssitaajuus; jos sähkökenttä on yhdensuuntainen värähtelysuunnan kanssa, resonanssitaajuus on rinnakkainen resonanssitaajuus. Siksi 31- ja 15-moodien resonanssille ja taso- tai säteittäisen moodin resonanssille vastaavat taajuusvakiot ovat NE1, NE5 ja NEP, ja 33-moodin resonanssitaajuusvakio on ND3. Pitkittäisesti polarisoidulle pitkälle sauvalle pituussuuntaisen värähtelyn taajuusvakio ilmaistaan tavallisesti ND3:lla; minkä tahansa kokoiselle ohuelle kiekolle, joka kestää lineaarista polarisaatiota, paksuusvenytysvärähtelyn taajuusvakio ilmaistaan yleensä NDT:llä. Kiekon NDT ja NDP ovat tärkeitä parametreja. Taajuusvakiota NDP lukuun ottamatta muut taajuusvakiot ovat yhtä suuria kuin puolet pietsokeraamisen kappaleen päääänen nopeudesta, eli ND = 1/2 (SDpm) - 1/2 ja NE = 1/2 (SEpm) - 1/2, missä SD =SE(1-K2), jokaisella taajuusvakiolla on vastaava alakulma.