Analisis parameter kinerja keramik piezoelektrik

(2) Polarisasi Transduser tabung piezo didahului oleh polikristal isotropik yang mempunyai konstanta dielektrik yang sama sepanjang arah 1(x), 2(y), dan 3(z), yaitu hanya satu konstanta dielektrik. Setelah perlakuan polarisasi, polikristal anisotropik terbentuk karena sisa polarisasi yang dihasilkan dalam arah polarisasi. Pada saat ini, sifat dielektrik pada arah polarisasi berbeda dengan dua arah lainnya. Misalkan arah polarisasi keramik berada pada 3 arah: ε11 = ε22 ≠ ε 33. Keramik piezoelektrik terpolarisasi mempunyai dua konstanta dielektrik ε11 dan ε33. Karena efek piezoelektrik keramik piezoelektrik, pengukuran konstanta dielektrik sampel berbeda dalam kondisi mekanis yang berbeda. Dalam kondisi bebas mekanis, konstanta dielektrik yang diukur disebut konstanta dielektrik bebas, dan dalam εT, sudut atas T mewakili kondisi bebas mekanis. Dalam kondisi penjepitan mekanis, konstanta dielektrik yang diukur disebut sebagai konstanta dielektrik penjepit, dinyatakan sebagai εS, dan referensi atas S adalah kondisi penjepitan mekanis. Karena terdapat medan listrik tambahan yang dihasilkan oleh deformasi pada kondisi mekanis, dan tidak ada efek seperti itu pada kondisi penjepitan mekanis, nilai pengukuran konstanta dielektrik pada kedua kondisi tersebut berbeda. Berdasarkan uraian di atas, keramik piezoelektrik terpolarisasi tiga arah mempunyai empat konstanta dielektrik yaitu ε11T, ε33T, ε11S, ε11S.

(3) kerugian dielektrik
Kerugian dielektrik transduser piezoceramic bawah air adalah salah satu indikator kualitas penting dari setiap bahan dielektrik termasuk keramik piezoelektrik. Di bawah medan listrik bolak-balik, muatan yang terakumulasi dalam medium memiliki dua bagian: satu adalah bagian aktif (dalam fase), yang disebabkan oleh proses konduktansi; dan satu lagi bagian reaktif (heterogen) yang disebabkan oleh proses relaksasi medium. Perbandingan komponen keluar fasa dengan komponen rugi dielektrik dalam fasa, Ic adalah komponen dalam fasa, IR adalah komponen keluar fasa, sudut antara Ic dengan arus total I adalah δ, ω adalah frekuensi sudut medan listrik bolak-balik, dan R adalah resistansi rugi-rugi, C adalah kapasitor dielektrik. Terlihat dari rumus (1-4) bahwa jika IR besar maka tan δ juga besar; jam IR tan δ juga kecil. Rugi-rugi dielektrik yang biasa dinyatakan dengan tan δ disebut tangen rugi-rugi dielektrik atau faktor rugi-rugi, atau disebut rugi-rugi dielektrik. Hilangnya dielektrik dalam medan elektrostatis berasal dari proses konduktansi dalam medium. Rugi-rugi dielektrik pada medan listrik bolak-balik berasal dari rugi-rugi dielektrik yang disebabkan oleh proses konduktansi dan relaksasi polarisasi. Selain itu, hilangnya dielektrik keramik piezoelektrik feroelektrik juga terkait dengan proses pergerakan dinding domain, namun situasinya lebih rumit.

Keramik piezoelektrik merupakan elastomer pada kisaran batas elastis, tegangan harus proporsional. Misalkan tegangan adalah T, yang diterapkan pada lembaran keramik piezoelektrik dengan luas penampang A, dan regangan yang dihasilkan oleh S. Menurut hukum Hooke, hubungan antara tegangan T dan regangan S adalah sebagai berikut, dimana S adalah konstanta kehalusan elastis. Satuannya adalah m2/N; C adalah konstanta kekakuan elastis dalam N/m2. Namun demikian, material apa pun bersifat tiga dimensi, yaitu ketika tegangan diterapkan dalam arah memanjang, regangan dihasilkan tidak hanya dalam arah memanjang tetapi juga dalam arah lebar dan tebal. Ada potongan tipis seperti pada gambar, panjangnya satu arah dan lebarnya dua arah. Penerapan tegangan T1 pada arah 1 menyebabkan lembaran menghasilkan regangan S1 pada arah 1 dan regangan S2 pada arah 2, dan tidak sulit untuk memperoleh S1=S11T1 dari persamaan (1-5); S2=S12T1. Dua konstanta kepatuhan elastis di atas S11 dibandingkan dengan S12.

(5) Konstanta piezoelektrik

Untuk benda padat tipikal, tegangan T hanya menyebabkan regangan proporsional S sebesar Transduser tubular piezoelektrik Pzt , yang dihubungkan oleh modulus elastisitas, yaitu T = YS; keramik piezoelektrik memiliki sifat piezoelektrik, yaitu muatan tambahan dapat dihasilkan ketika tegangan diterapkan. Muatan yang dihasilkan sebanding dengan tegangan yang diberikan. Untuk tekanan dan ketegangan, tandanya berlawanan. Perpindahan dielektrik D (luas muatan) dan tegangan T (luas gaya) dinyatakan sebagai berikut: D=Q/A=dT dengan d dalam coulomb/newton (C/N). Ini adalah efek piezoelektrik positif. Ada juga efek piezoelektrik terbalik yang menghasilkan regangan S secara proporsional ketika medan listrik E diterapkan, dan regangan yang dihasilkan akan melebar atau menyusut bergantung pada arah polarisasi sampel. Dalam rumus S=dE, satuan d adalah meter/volt (m/v). Konstanta proporsionalitas d pada dua persamaan di atas disebut konstanta regangan piezoelektrik. Untuk efek piezoelektrik positif dan terbalik, d secara numerik sama,

(6) Konstanta frekuensi: