Radhairc: 1 Údar: Eagarthóir Suímh Am Foilsithe: 2019-10-11 Bunús: Suíomh
Baineadh úsáid go forleathan as criadóireacht piezoelectric mar gheall ar a n-piezoelectricity agus éagsúlacht na n-airíonna leictrimheicniúla dá bharr. Is féidir na hiarratais seo a roinnt go ginearálta i dhá chatagóir leathan, eadhon mar vibrators piezoelectric. Nuair a úsáidtear é mar vibrator piezoelectric, is gá go mbeadh cobhsaíocht teochta minicíochta maith agus fachtóir cáilíochta meicniúil ard ag an ábhar ceirmeach piezoelectric Q (Léiríonn Q méid tomhaltas fuinnimh inmheánach an ábhair le linn comhshó creathadh); is gá é a úsáid mar trasducer. Is é an fachtóir cúplála meicniúil ard K (tiontú meicniúil go fuinneamh leictreach / fuinneamh meicniúil ionchuir, fuinneamh leictreach go fuinneamh meicniúil / fuinneamh leictreach ionchuir) agus tairiseach tréleictreach coibhneasta mór, tugtar thíos cur i bhfeidhm criadóireacht piezoelectric.
I. Forbhreathnú
Is scannán polycrystalline é ceirmeach piezoelectric le héifeacht piezoelectric, agus tá a phróiseas táirgthe ainmnithe tar éis a phróiseas táirgthe den chineál céanna (pulverization amhábhar, múnlú, shintéiriú teocht ard). Déantar roinnt criostail anisotrópacha a dhífhoirmiú faoi fhórsa meicniúil, rud a fhágann go bhfuil na cáithníní luchtaithe sách díláithrithe, rud a fhágann go bhfuil na muirir dhearfacha agus diúltacha faoi cheangal ar dhromchla an chriostail. Tugtar éifeacht piezoelectric ar an bhfeiniméan seo. Tugtar piezoelectricity ar an airí seo den chriostail. Thángthas ar chriadóireacht piezoelectricity i 1880 ag na deartháireacha J. Curie agus P. Curie. Cúpla mí ina dhiaidh sin d'fhíoraigh siad go turgnamhach an éifeacht inbhéartach piezoelectric, is é sin, nuair a chuirtear voltas i bhfeidhm ar an criostail piezo, déanfar an criostail piezo faoi dhífhoirmiú geoiméadrach. Roimh 1940, ní raibh ach dhá chineál ferroelectrics ar eolas (ní hamháin polaraithe go spontáineach i raon teochta áirithe, ach freisin polarú spontáineach na criostail is féidir a athdhíriú mar gheall ar neart an réimse seachtrach): is é ceann fosfáit photaisiam dihydrogen agus a choibhéis. Tá piezoelectricity ag an gcéad cheann ag gnáth-theocht, agus tá luach úsáide teicniúil aige, ach tá an míbhuntáiste aige a bheith éasca a dhíscaoileadh; tá criadóireacht piezoelectricity ag an dara ceann ag teocht íseal (níos lú ná -14 C), agus níl an luach úsáide innealtóireachta mór. Fuarthas amach go raibh tairiseach tréleictreach thar a bheith ard ag titanáit bhairiam (BaTiO). Fuarthas amach go luath gur piezoelectric é, agus ba léim chandamach do na hábhair piezoelectric é fionnachtain criadóireacht piezoelectric BaTi O. Roimhe seo, ní raibh ach ábhar criostail piezoelectric ann, agus ina dhiaidh sin bhí ábhar piezoelectric polycrystalline, ceirmeach piezoelectric le feiceáil agus baineadh úsáid as go forleathan. Sa bhliain 1947, d'úsáid na Stáit Aontaithe criadóireacht BaTiO chun pickups a dhéanamh le haghaidh phonographs. D'úsáid an tSeapáin é dhá bhliain. Tá an míbhuntáiste ag ábhar BaTiO go bhfuil an piezoelectricity níos laige ná an salann scíthe agus go bhfuil an piezoelectricity níos mó ná an criostail Grianchloch le teocht. I 1954, d'aimsigh B. Jaffe agus daoine eile an córas réitigh soladach piezoelectric PbZrO-PbTiO (PZT), arb é an t-eachtra a d'fhág go raibh sé dodhéanta feistí a dhéanamh sa BaTiO . Ó shin i leith, forbraíodh criadóireacht piezoelectric trédhearcach PZT chun cur i bhfeidhm criadóireacht piezoelectric a leathnú chuig réimse na snáthoptaice. Go dtí seo, tá cur i bhfeidhm criadóireacht piezoelectric, ó fhorbairt na cruinne go saol an teaghlaigh, thar a bheith fairsing. Thosaigh taighde na Síne ar chriadóireacht piezoelectric go déanach sna 1950idí, thart ar 10 mbliana níos déanaí ná tíortha eachtracha. Faoi láthair, tá fórsaí sách láidir i dtáirgeadh trialach agus i dtáirgeadh tionsclaíoch criadóireacht piezoelectric. Tá go leor ábhar bainte amach nó gar don leibhéal idirnáisiúnta.
Meicníocht fhisiciúil na piezoelectricity piezoceramaí
Is ilchriostail iad criadóireacht phísileictreach a bhfuil a bpiezoelectricity is féidir braiteoir diosca piezo a mhíniú trí piezoelectricity an chriostail piezo. Faoi ghníomhaíocht fórsa meicniúil, athraíonn an nóiméad dipole leictreach iomlán (polarúchán), rud a fhágann go bhfuil feiniméan piezoelectric ann. Tá dlúthbhaint ag piezoelectricity le polarú, dífhoirmiú, agus a leithéidí.
Meicníocht mhicreascópach polaraithe
Is stát é an stát polaraithe ina bhfeidhmíonn an réimse leictreach fórsa díláithrithe coibhneasta ar phointe luchtaithe an tréleictreach agus cothromaíocht shealadach de mhealladh frithpháirteach idir na muirir. Tá trí phríomh-mheicníocht polaraithe ann.
(1) Polarú díláithrithe leictreoin—Ní bhíonn adamh nó ian tréleictreach comhthráthach le lárionad lucht diúltach núicléas luchtaithe deimhneach agus leictreoin scealla faoi ghníomhaíocht fórsa réimse leictrigh.
(2) Polarú díláithrithe ian - tá na hiain dhearfacha agus dhiúltacha den tréleictreach sách díláithrithe faoi ghníomhaíocht fórsa réimse leictrigh, rud a ghineann móimint dépholach leictrigh.
(3) Polarú treoshuímh - tá móimint intreach (indéanta) leictreach áirithe ag na móilíní polacha a dhéanann suas an tréleictreach. Mar gheall ar tairiscint theirmeach, tá an treoshuíomh neamhord, is é an nóiméad leictreach iomlán náid. Nuair a chuirtear réimse leictrigh i bhfeidhm, an nóiméad dépholach leictreach .The treo an réimse leictrigh a ailíniú agus macrascópach nóiméad leictreach dipole dealraitheach.For criostail anisotropic, tá an polarú a bhaineann le láithreacht réimse leictrigh.
2. Éifeacht piezoelectric
(1) Éifeacht piezoelectric dhearfach
Nuair a dhéantar an criostail piezoelectric a dhífhoirmiú le fórsa seachtrach, tá na hionaid muirir dearfacha agus diúltacha sách díláithrithe, agus gintear na muirir os coinne ar roinnt aghaidheanna comhfhreagracha, agus tarlaíonn an déine polaraithe. Tugtar éifeacht dearfach piezoelectric ar an bhfeiniméan seo gan aon réimse leictreach agus polarú trí dhífhoirmiú.
Maidir le criostail anisotrópacha, cuirtear strus i bhfeidhm ar an gcriostal; (brú comhfhreagrach), beidh polarú comhréireach ag an gcriostal i dtrí threo X, Y, agus Z, ar a dtugtar tairiseach strus piezoelectric agus tairiseach brú piezoelectric, faoi seach.
(2) Éifeacht piezoelectric inbhéartach
Nuair a chuirtear réimse leictreach i bhfeidhm ar an gcriostal, ní hamháin go ndéantar polarú ach freisin dífhoirmiú, agus tugtar éifeacht piezoelectric inbhéartach ar an bhfeiniméan seo dífhoirmithe ag an réimse leictreach. Tá sé seo mar gheall ar nuair a bhíonn an criostail faoi réir réimse leictreach, gintear strus (strus piezoelectric) taobh istigh den chriostail, agus gintear brú piezoelectric trí strus.
3. Meicníocht éifeacht brú
Thángthas ar an éifeacht piezoelectric den chéad uair ar chriostail piezo. Anois bainimid úsáid as criostail piezo mar mhúnla chun meicníocht fhisiceach an éifeacht piezoelectric a léiriú.
Nuair nach gcuirtear aon bhrú i bhfeidhm, déantar ionaid luchta dearfacha agus diúltacha an chriostail a dháileadh. Ag an am seo, tá na hionaid muirir dearfacha agus diúltacha ag an am céanna, agus tá nóiméad leictreach iomlán an chriostail comhionann le nialas, agus ní ghearrtar an dromchla criostail (ní piezoelectric).
Feidhm na criadóireachta piezoelectric
Adhainte ceirmeach písileictreach
Is gléas é seo a thiontaíonn fórsa meicniúil ina spréach leictreach chun an dóchán a adhaint, agus is trasduchtóir leictrimheicniúla é. I 1958, baineadh úsáid as éifeacht piezoelectric criadóireacht titanate bhairiam (BaTiO) le haghaidh adhainte. Mar sin féin, tá ráta adhainte íseal agus torann ard ag ábhar PZT. I 1962, baineadh úsáid as trialacha de chriadóireacht piezoelectric titanate siorcónáit luaidhe (PZT) chun adhainte a dhéanamh. Úsáidtear igniters go forleathan sa saol laethúil, i dtáirgeadh tionsclaíoch, agus in iarratais mhíleata chun gás a adhaint agus cineálacha éagsúla pléascán agus roicéad.
(1) Bunphrionsabail
Giniúint ardvoltais — Ag glacadh le comhpháirt ceirmeach piezoelectric sorcóireach mar shampla, nuair a ghníomhaíonn an fórsa meicniúil F ar an sorcóir, déantar an criostail piezo a shaobhadh, rud a fhágann go n-aistrítear lár na luchtanna dearfacha agus diúltacha sa chriostail, ionas go mbeidh líon mór luchta ag carnadh ar dhromchlaí uachtaracha agus íochtaracha an tsorcóra agus a
(2) aschur ardvoltais.
(3) struchtúr igniter agus prionsabal oibre
2. Claochladán piezoelectric
Ó na 1950idí, forbraíodh claochladáin piezoelectric. Ag an am sin, baineadh úsáid as titanate bhairiam mar phríomhábhar. Tá an borradh sách íseal (ach 50-60 uair). Tá an voltas aschuir thart ar 3000 volta. Le teacht na n-ábhar ceirmeach piezoelectric titanate siorcónáit luaidhe, tá an cóimheas treisithe méadaithe go 300-500 uair, agus cuireadh i bhfeidhm de réir a chéile é ar theilifíseáin, cóipeálaithe leictreastatacha, agus gineadóirí ian diúltacha mar sholáthairtí cumhachta ardvoltais.
(1) Bunphrionsabail
Déantar an t-ionchur fuinnimh tonnchrith leictreach ar an mbileog ceirmeach piezoelectric a thiontú go fuinneamh creathadh meicniúil ag an éifeacht piezoelectric inbhéartach, agus ansin é a thiontú go fuinneamh leictreach ag an éifeacht piezoelectric dearfach. Baintear amach comhshó impedance (ó impedance íseal go impedance ard) sa dá chomhshó fuinnimh seo chun aschur ardvoltais a bhaint amach ag minicíocht athshondach an sliseanna ceirmeach piezo. Mínítear prionsabal an chlaochlaithe trí chlaochladán cothrománach agus ingearach de chreathadh síneadh a ghlacadh mar shampla.
Tá an píosa ceirmeach piezo iomlán roinnte ina dhá chuid, is é an chuid clé an deireadh ionchuir (ar a dtugtar an chuid tiomána freisin), tá an leictreoid airgid insíothlaithe ar na taobhanna uachtaracha agus íochtaracha, atá polaraithe sa treo tiús, agus is é an chuid ceart an deireadh aschuir (ar a dtugtar an chuid giniúna cumhachta freisin), agus an deireadh ceart.Tá leictreoid airgid insíothlaithe ar an dromchla. Polarized feadh an fad. Nuair a chuirtear voltas malartach i bhfeidhm ar an gcríochfort ionchuir, mar gheall ar an éifeacht inbhéartach piezoelectric, gineann an leathán ceirmeach piezo creathadh síneadh feadh an treo faid, rud a athraíonn an fuinneamh leictreach ionchuir go fuinneamh meicniúil; agus déanann an chuid giniúna cumhachta an fuinneamh meicniúil a thiontú go fuinneamh leictreach tríd an éifeacht piezoelectric dearfach. I gcás an fachtóir cáilíochta meicniúil an t-ábhar; - comhéifeachtaí cúplála leictrimheicniúla fadaimseartha agus trasnaí an ábhair; fad an chuid L - giniúna cumhachta; T - tiús an claochladáin.
(2) Cur i bhfeidhm claochladán piezoelectric
Úsáidtear claochladáin piezoelectric go príomha i gcás comhshó ardvoltais, ísealchumhachta agus sine wave, agus tá na buntáistí uathúla acu a bhaineann le voltas aschuir ard, meáchan éadrom, toirt beag, gan aon sceitheadh réimse maighnéadach, gan aon dócháin. D'fhonn aschuir ilvoltais a fháil, de réir voltas aschuir an chlaochladáin cothrománach-ingearach comhréireach leis an fad, an níos gaire do dheireadh na coda giniúna cumhachta, is airde an voltas, is féidir linn leictreoidí a dhéanamh mar sconnaí ag poist éagsúla den chuid giniúna cumhachta, agus mar sin na haschuir voltais éagsúla a fháil. .
Pickups ceirmeacha 4.Piezoelectric agus cainteoirí
(1) Vibrator cineál diaphragm dúbailte
Tugtar prionsabal oibre an vibrator cineál diaphragm dúbailte. Nuair a bhíonn ceirmeach piezoelectric le tiús áirithe lúbtha faoin bhfórsa, tá sé fadaithe ar thaobh amháin den tiús agus comhbhrúite ar an taobh eile, agus gintear muirear taobh istigh den leathán ceirmeach piezo. Mar sin féin, ós rud é go bhfuil an treo polaraithe céanna ag an scairt iomlán, tá an taobh uachtarach fadaithe, agus tá an taobh íochtair comhbhrúite, ionas go mbeidh an nóiméad dipole leictreach os coinne, agus tá na siombailí muirear taobh uachtaracha agus íochtair mar an gcéanna, mar sin níl aon difríocht ionchasach, mar shampla athrú ar dhá struchtúr scairt dúbailte forluiteacha, nuair a bhíonn sé faoi réir lúbthachta fórsa, is féidir an t-aschur voltais a fháil. Tá dhá phíosa diaphragms le treoracha polarúcháin os coinne ceangailte sa tsraith, agus nuair a chuirtear an fórsa i bhfeidhm, tá an píosa uachtarach fadaithe agus tá an píosa íochtair comhbhrúite. Ós rud é go bhfuil na treoracha polaraithe os coinne, gearrtar taobh uachtarach agus íochtair an scairt dhúbailte go contrártha le comhartha, agus is féidir aschur voltais a fháil. Tá an dá scairt leis an treo polaraithe céanna ceangailte go comhthreomhar chun voltas aschuir a fhoirmiú.
(2) Struchtúr piocadh ceirmeach piezoelectric agus prionsabal oibre
(3) Struchtúr cainteoir ceirmeach piezoelectric agus prionsabal oibre
Is gléas electroacoustic simplí agus éadrom-mheáchan é cainteoir ceirmeach piezoelectric, a bhfuil na buntáistí a bhaineann le íogaireacht ard, gan scaipeadh réimse maighnéadach, gan sreang copair agus maighnéad, costas íseal, tomhaltas ísealchumhachta, deisiú áisiúil agus olltáirgeadh.
Tá an córas tiomána a Eilimintí piezoelectric ábhar PZT scairt dhúbailte, is cón páipéir é an córas creathadh, agus tarchuireann an comhpháirt cúplála fuinneamh an chórais tiomána chuig an gcóras creathadh go héifeachtach. Le linn na hoibríochta, déantar an fuinneamh leictreach a chuirtear i bhfeidhm ar an scairt dúbailte ceirmeach piezoelectric a thiontú go fuinneamh meicniúil, a tharchuirtear chuig an gcón páipéir tríd an eilimint cúplála chun creathadh agus fuaim. Tá impedance níos airde ag an scairt dúbailte piezoelectric agus is éard atá ann ná tiomáint voltais. Is é F = KV an gaol idir an fórsa F agus an voltas V, is comhéifeacht comhréireach é K, agus is é Z an impedance meicniúil tonnchrith lena n-áirítear an impedance radaíochta, agus is é an luas tonnchrith ná
V = F/Z
.
Ina theannta sin, is féidir tiontairí fuinnimh electro-fuaimiúla eile cosúil le tarchuradóir, glacadóir, dordánaí, etc. a dhéanamh de réir éifeacht piezoelectric na ceirmeach piezoelectric.
(4) Lucht leanúna agus athsheachadáin ceirmeacha piezoelectric
Is féidir an ceirmeach piezoelectric a dhéanamh ina lucht leanúna ceirmeach piezoelectric beag, a bhfuil na buntáistí a bhaineann le toirt beag, níl aon ghiniúint teasa, gan aon hum, tomhaltas chumhacht íseal agus saol fada. Is dífhoirmeoir lúbthachta ceirmeach piezoelectric é, atá comhdhéanta de dhá leathán criadóireachta piezoelectric ceapaithe ag scragall miotail, agus gineann an leathán ceirmeach piezo gluaiseacht teileascópach faoi ghníomhaíocht réimse leictreach seachtrach. Má chuirtear dhá bhileog ceirmeacha piezo i bhfeidhm le voltas droim ar ais, tá an taobh eile conartha chun síneadh, agus tá an leathán miotail bent agus dífhoirmithe. Má chuirtear voltas ailtéarnach i bhfeidhm, creathadh an leathán miotail go tréimhsiúil.