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圧電セラミックスの性能指数

ビュー: 9     著者: サイト編集者 公開時間: 2018-11-13 起源: サイト

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の圧電定数 d33 圧電セラミックス は、力学量 (応力またはひずみ) と電気量 (電気変位または電場) の間の相互結合を反映する線形応答係数です。圧電セラミックスの分極方向(z 軸)に沿って圧縮応力 T3 が印加され、電極表面に電荷が発生すると、次の関係があります。 ここで、d33 は圧電定数、裾の最初の数字は電界の方向を示します。または電極表面の垂直方向。2 番目の数字は応力またはひずみの方向を指します。 T3 はストレスです。 D3 は電気変位です。これは、機械エネルギー (または電気エネルギー) を電気エネルギー (または機械エネルギー) に変換する圧電媒体の比例定数であり、応力 (T)、ひずみ (S)、電界 (E)、または電気変位 (D) の間の関係を反映します。これは、材料の電気機械特性と圧電効果の強さの結合関係を反映しており、圧電方程式が導かれます。共通の定数は 4 つあります。 Pzt4 材料の圧電ディスク: dij、gij、eij、hij。 2 電気機械結合係数 Kp、電気機械結合係数 K は、圧電セラミックスの機械エネルギーと電気エネルギーの結合関係を総合的に反映する物理量であり、圧電材料の圧電-電気エネルギー変換能力を反映したものです。電気機械結合係数の定義は次のとおりです。


機械的エネルギー PZT 材料の圧電セラミック 振動子 (特定の形状とサイズを持ち、作用電極で覆われた圧電セラミック本体) は、その形状と振動モードに関係しており、異なる振動モードには対応する電気機械結合係数があります。例えば、薄いウェーハの径方向の膨張モードの結合係数はKp(面結合係数)である。細長片長拡張モードの結合係数はK31(横結合係数)である。円筒軸方向膨張モードの結合係数は K33 (縦方向結合係数) などです。これは、機械から電気エネルギーへの変換を実行する圧電材料の能力を反映しています。材料の圧電定数、誘電率、弾性定数に関係しており、比較的包括的なパラメータです。その値は常に より小さいです。

機械的品質係数 Qm
圧電セラミックスは、振動時に内部摩擦に打ち勝つためにエネルギーを消費します。機械的品質係数 Qm は、エネルギー消費量を反映するパラメータです。 Qm が大きいほど、エネルギー消費は小さくなります。機械的品質係数 Qm の定義は次のとおりです。ここで、fr は共振周波数です。 圧電セラミックバイモルフ、faは圧電振動子の反共振周波数、Rは共振周波数における最小インピーダンスZb min(共振抵抗)、C0は圧電振動子の静電容量、C1は圧電振動子の共振コンデンサです。

周波数定数N

圧電振動子の共振周波数と振動方向の長さの確率は一定、つまり周波数定数です。 N=fr×l ここで、frは圧電振動子の共振周波数である。 l は振動方向の長さです。 圧電セラミックスリングトランスデューサ。薄板円板のラジアル振動:Np=fr×D(Dは円板の直径) 薄板厚さ伸縮振動:Nt=fr×t(tは薄板の厚さ) 細棒K33振動:N33=fr×l(lは棒の長さの場合) 薄板せん断K15振動:N15=fr×lt(ltは薄板の厚さ)


圧電セラミック材料の主要パラメータの決定。材料パラメータ Kp、Qm、d33、ε33、tgδ の決定には、薄いディスクの半径方向の振動モードが必要です。薄いディスクの直径は厚さよりもはるかに大きい必要があり、その比は10より大きくなります。分極方向は厚さ方向と平行で、電極表面は厚さ方向と垂直で、シートは均一な円形です。薄いウェーハのΔf 値が小さい場合は、次の式で直接計算できます。 ζ=0.27 の場合、Kp2 ≌2.51Δf/fs となります。 ζ=0.30の場合、Kp2≌2.53Δf/fs、ζ=0.36の場合、Kp≌2.55Δf/fs Qm=1/4ΠR1CΔf×1012 ε33=4Ctlt/ΠΦ。 Ct は薄いウェーハの低周波静電容量 (Fara) で、1KC 周波数でコンデンサブリッジによって測定できます。lt は薄いウェーハの厚さ (メートル)、Φ は薄いウェーハの直径 (メートル)、ε33 は自由媒質です。電気定数 (Fara / m)。 tgδはコンデンサブリッジまたはユニバーサルブリッジにより測定されます。 D33は準静的試験機を用いて測定した。


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