Analisi dei parametri prestazionali della ceramica piezoelettrica

(2) La polarizzazione di Il trasduttore a tubi piezoelettrici è preceduto da un policristallo isotropo, che ha la stessa costante dielettrica lungo le direzioni 1(x), 2(y) e 3(z), ovvero una sola costante dielettrica. Dopo il trattamento di polarizzazione, a causa della polarizzazione residua generata nella direzione di polarizzazione, si forma un policristallo anisotropo. In questo momento, le proprietà dielettriche nella direzione di polarizzazione sono diverse da quelle nelle altre due direzioni. Lascia che la direzione di polarizzazione della ceramica sia nella direzione 3: ε11 = ε22 ≠ ε 33. La ceramica piezoelettrica polarizzata ha due costanti dielettriche ε11 e ε33. A causa dell'effetto piezoelettrico della ceramica piezoelettrica, le costanti dielettriche di misurazione dei campioni sono diverse in diverse condizioni meccaniche. In condizioni meccanicamente libere, la costante dielettrica misurata è chiamata costante dielettrica libera e in εT, l'angolo superiore T rappresenta la condizione meccanica libera. In condizioni di bloccaggio meccanico, la costante dielettrica di misurazione viene definita costante dielettrica di bloccaggio, espressa come εS, e il riferimento superiore S è la condizione di bloccaggio meccanico. Poiché nelle condizioni meccaniche è presente un campo elettrico aggiuntivo generato dalla deformazione e non esiste tale effetto nelle condizioni di bloccaggio meccanico, i valori della misurazione della costante dielettrica nelle due condizioni sono diversi. Secondo quanto sopra, la ceramica piezoelettrica polarizzata nelle tre direzioni ha quattro costanti dielettriche, vale a dire ε11T, ε33T, ε11S, ε11S.

(3) perdita dielettrica
Perdita dielettrica di Il trasduttore piezoceramico subacqueo è uno degli importanti indicatori di qualità di qualsiasi materiale dielettrico, compresa la ceramica piezoelettrica. Sotto un campo elettrico alternato, la carica accumulata nel mezzo è composta da due parti: una è la parte attiva (in fase), che è causata dal processo di conduttanza; e l'altra è la parte reattiva (eterogenea), causata dal processo di rilassamento del mezzo. Il rapporto tra la componente fuori fase e la componente in fase della perdita dielettrica, Ic è la componente in fase, IR è la componente fuori fase, l'angolo tra Ic e la corrente totale I è δ, ω è la frequenza angolare del campo elettrico alternato e R è la resistenza alla perdita, C è il condensatore dielettrico. Si può vedere dalla formula (1-4) che quando l'IR è grande, anche il tan δ è grande; anche l'abbronzatura oraria IR δ è piccola. La perdita dielettrica solitamente espressa da tan δ è chiamata tangente di perdita dielettrica o fattore di perdita, oppure è chiamata perdita dielettrica. La perdita di dielettrico in un campo elettrostatico deriva dal processo di conduttanza nel mezzo. La perdita dielettrica in un campo elettrico alternato deriva dalla perdita dielettrica causata dal processo di conduttanza e dal rilassamento della polarizzazione. Inoltre, anche la perdita dielettrica dei ceramici piezoelettrici ferroelettrici è correlata al processo di movimento delle pareti dei domini, ma la situazione è più complicata.

La ceramica piezoelettrica è un elastomero nell'intervallo dei limiti elastici, lo stress dovrebbe essere proporzionale. Sia T lo stress, applicato al foglio ceramico piezoelettrico con area della sezione trasversale A, e la deformazione generata da S. Secondo la legge di Hooke, la relazione tra lo stress T e la deformazione S è la seguente, dove S è la costante di levigatezza elastica. L'unità è m2/N; C è la costante di rigidezza elastica in N/m2. Tuttavia, qualsiasi materiale è tridimensionale, ovvero, quando la sollecitazione viene applicata nella direzione longitudinale, la deformazione viene generata non solo nella direzione longitudinale ma anche nelle direzioni della larghezza e dello spessore. C'è un pezzo sottile come mostrato, la cui lunghezza è in una direzione e la larghezza in due direzioni. Applicando la sollecitazione T1 nella direzione 1 si fa sì che la lastra generi la deformazione S1 nella direzione 1 e la deformazione S2 nella direzione 2, e non è difficile ottenere S1=S11T1 dall'equazione (1-5); S2=S12T1. Le due costanti di cedevolezza elastica di cui sopra S11 rispetto a S12.

(5) Costante piezoelettrica

Per un solido tipico, la sollecitazione T provoca solo una deformazione proporzionale S di Trasduttore tubolare piezoelettrico Pzt , correlato dal modulo elastico, ovvero T = YS; la ceramica piezoelettrica ha piezoelettricità, ovvero è possibile generare una carica aggiuntiva quando viene applicata la sollecitazione. La carica generata è proporzionale allo stress applicato. Per pressione e tensione il segno è opposto. Lo spostamento dielettrico D (area di carica) e lo stress T (area di forza) sono espressi come segue: D=Q/A=dT dove d è in coulomb/newton (C/N). Questo è l'effetto piezoelettrico positivo. Esiste anche un effetto piezoelettrico inverso che produce una deformazione S proporzionalmente quando viene applicato un campo elettrico E e la deformazione risultante viene espansa o contratta a seconda della direzione di polarizzazione del campione. Nella formula S=dE, l'unità di d è metri/volt (m/v). La costante di proporzionalità d nelle due equazioni precedenti è chiamata costante di deformazione piezoelettrica. Per effetti piezoelettrici positivi e inversi, d è numericamente lo stesso,

(6)Costante di frequenza: