Tillämpning av piezoelektrisk keramik inom de nya områdena(1)

Sedan Curie-bröderna upptäckte den piezoelektriska effekten av turmalin 1880, började historien om piezoelektrisk keramik från kvarts och BaTiO3, keramik har spelat en viktig roll i piezoelektrikens historia. Men efter upptäckten av PZT piezoelektrisk keramik har hastigheten för applicering av piezoelektrisk keramik accelererats kraftigt, och tillämpningen av piezoelektrisk keramik har fått en ny situation.

Piezoelektrisk keramik är funktionella keramiska material som omvandlar mekanisk energi och elektrisk energi till varandra och har en piezoelektrisk effekt. Den så kallade piezoelektriska effekten hänvisar till fenomenet att polariseringen (eller det elektriska fältet) induceras av spänning eller spänningen (eller töjningen) induceras av det elektriska fältet. Den förra är en positiv piezoelektrisk effekt och den senare är en negativ piezoelektrisk effekt. Elektrisk effekt. Hittills har denna piezoelektriska effekt av piezoelektrisk rörgivare har använts på många områden som är nära relaterade till människors liv, inklusive industriellt, militärt, medicinskt och dagligt liv. Det kan ses att forskningen om piezoelektrisk keramik är av stor betydelse. Med tillkomsten av nya processer och nya material förändras piezoelektrisk keramik för varje dag som går. Denna artikel beskriver några nya tillämpningar av piezoelektrisk keramik. bred tillämpning av piezoelektrisk keramik används i stor utsträckning. I allmänhet kan den delas in i frekvenskontroll, givaravkänning och optoelektroniska enheter. piezoelektriska keramiska frekvensstyrenheter inkluderar filter, resonatorer och fördröjningslinjer. Dessa enheter används i spårnings-, mikrodator- och färg-TV-fördröjningskretsar. Piezoelektriska keramiska skivor (piezoelektriska vibratorer) genererar mekanisk vibration vid en viss frekvens under inverkan av en extern växelspänning. I allmänhet är amplituden för en sådan vibration liten, men när frekvensen för den applicerade spänningen är densamma som den naturliga mekaniska vibrationsfrekvensen för den piezoelektriska vibratorn, orsakas resonans och amplituden ökar kraftigt. Vid denna tidpunkt genererar det alternerande elektriska fältet töjning genom den omvända piezoelektriska effekten, och töjningen genererar en ström genom den positiva piezoelektriska effekten.

Piezoelektriska enheter används i stor utsträckning inte bara i industriella och civila produkter, utan också i militära tillämpningar. Till exempel, piezokeramiska givare har använts för antändning under lång tid. 1969 använde Kina piezoelektriska material på piezoelektriska säkringar, utrustade med nya 40 raketer, och började massproduktion. Den maximala årliga produktionen översteg 3 miljoner stycken, och den kumulativa produktionen under 103 år var mer än 20 miljoner stycken. Det finns nästan 103 varianter, som främst används i pansarbrytande projektiler. Andra viktiga områden, såsom radar, militär kommunikation och navigationsutrustning, kräver ett stort antal piezokeramiska filter och piezoelektriska SAW-filter. Som det amerikanska teknik- och marknadsutvärderingsföretaget nyligen påpekade i Tamar-rapporten är piezoelektriska filter en grundläggande komponent som människor uppmärksammar lite, men som är viktiga utan dem. Modern kommunikations-, navigerings- och försvarsutrustning kommer inte att fungera. Denna viktiga roll för piezoelektriska filter har bildat en enorm marknad och dess tillämpning fortsätter att expandera. Ta mitt fall som exempel. Utvecklat och producerat många typer av piezoelektriska keramiska filter, piezoelektriska SAW-filter, SAW-fördröjningslinjer och vibratorer under många år; utvecklat och producerat olika typer av piezoelektriska accelerometrar, piezoelektriska gyron och tryckelektriska inklinometrar, etc., som har använts i stor utsträckning i militära och civila tillämpningar.

2 nya enheter och nya applikationer

Typiska användningsområden för dessa nya keramiska ställdon inkluderar linjära ställdon, kolv- och kavitetspumpar, strömbrytare, högtalare, tryckmätare, vibratorer, vattenstrålar och mottagare, optiska deflektorer, reläer, vibrationsanordningar för brusreducering och subtraktion samt intelligenta system. I synnerhet har marmor- och kupolställdon stor potential inom bilindustrin, de kan användas som sensorer och spjällkomponenter, växlingselement för ventiler. Marmorställdonet används i applikationer där storleken är liten och responsen är snabb. Det har använts framgångsrikt i de optiska skannrarna. Minneslagringsenhet med hög densitet. En annan möjlig användning av ett manöverdon av pärltyp, såsom en CDROM-enhet och en magnetisk-optisk minneslagringsenhet, är dess exakta positionering för transport. Marmor- och kupolställdonen kan också användas i hydrofoner, accelerometrar och aeroakustiska givare. Funktioner för olika typer av piezokeramiska ställdon. Piezoelektriska och elektrostriktiva keramiska ställdon kan delas in i stela förskjutningsanordningar och resonansförskjutningsanordningar. Resonansförskjutningsanordningen är en alternerande töjning som genereras av en växelströmselektrisk fältexcitering vid en mekanisk resonansfrekvens, såsom en piezoelektrisk ultraljudsmotor. För att ersätta den vanliga elektromagnetiska motorn. Forskare har gjort många ansträngningar för att utveckla ultraljudsmotorer med hög effekt. Ultraljudsmotorer kännetecknas av 'lågt varvtal och högt vridmoment', vilket står i direkt kontrast till höghastigheten och det lilla vridmomentet hos elektromagnetiska motorer.

Den ultraljudsmotor som för närvarande är under utveckling har en stående vågtyp och en stående vågtyp av transmissionsvågtyp, som också kallas en vibrationskopplartyp. Det vibrerande elementet är kopplat till det piezoelektriska manöverdonet för att producera en horisontell elliptisk rörelse från änden. Generellt sett har den stående vågtypen hög effektivitet, men det finns en brist på positiva och negativa klockriktningskontrollproblem. Nu har en linjär ultraljudsmotor som kombinerar flera lager av piezoelektriska ställdon och stämgaffelformade metallben utvecklats. Eftersom den mekaniska resonansfrekvensen mellan de två benen är något annorlunda, kan de två benen styras genom att ändra körfrekvensen. Fasskillnaden mellan böjvibrationerna. Dess glidrörelse liknar hästens användning av fram- och bakben. När den drivs med en 6 V spänning på 98 kHz har testmotorn med en storlek på 20 mm × 20 mm × 5 mm en maximal hastighet på 20 m/s, en maximal dragkraft på 2 N och en maximal verkningsgrad på 20 % (aktiverad effekt på 0,7 W). Denna motor har använts på precisions xY-plattformar.