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压电基础知识

什么是电场?

电场总是与电荷的存在有关。它存在于电荷周围的空间,是电荷之间相互作用的机制。一个已知的小电荷(Q)的测试粒子放在电荷集中的地方,将由于电场而经历加速力(F)。该位置处的电场(E)值为F/Q(矢量)之比。

什么是应变?

当一个物体如长度(L)的杆被拉伸到一个新的长度(L + delta L),杆子的应变定义为比率(ΔL)/(L)。这是拉伸或压缩的无量纲度量,通常表示为“毫米/米”或“微米/米(微应变)”,以便于可视化。

什么是弹性模量(或杨氏模量)?

作为所有弹性固体的材料属性,杨氏模量(Y)被用来描述材料的 "刚度"。当横截面(A)和长度(L)的杆或板受到力(F)的拉动而产生伸长(ΔL)时,杨氏模量可按以下方式计算:

Y = (L/A)*(F/ΔL)

在压电应用中,Y 通常用于估计与压电致动器接触的杆或材料板的等效弹簧常数 (F/ΔL)。

什么是抗拉强度?

拉伸强度是指固体材料样品在拉力作用下断裂的应力(以 牛顿/米2 或 磅/平方英寸 计算)。

什么是压电陶瓷材料的去极化?

陶瓷的压电特性并不单纯来自于其化学成分。除了具有适当的配方外,压电陶瓷还必须在短时间内受到高电场的影响,以迫使随机取向的微偶极点对准。这种通过施加高电压的排列方式被称为 "极化"。在以后的时间里,如果在相反的方向施加电场,就会对微偶极施加 "脱落应力"。低水平的应用电场不会导致极化的永久改变(移除后会反弹)。中等电场会导致极化的部分退化(部分特性丧失)。高水平的应用场会导致相反方向的再极化。

什么是阻尼?

阻尼 "是指振动材料或结构因内部加热或外部摩擦而失去一些弹性能量的一般趋势。

压电陶瓷换能器可以在低温下使用吗?

所有压电换能器在低至零开尔文温度下仍能继续正常工作。 乍一看这似乎有悖常理; 但是,您必须记住,压电效应的基础是原子间电场,而电场完全不受温度影响。 从数量上讲,最常见的压电陶瓷的压电耦合确实会随着温度下降而降低。在液氦温度下,大多数材料的运动下降到室温下测量的七分之一左右。

什么是热电效应?

一些材料的内部电极化状态随着温度的变化而呈现出变化的趋势。如果这些材料在两个表面上装有电极,在温度变化的情况下,电极之间会产生电压。

压电陶瓷片的频率极限是多少?

压电陶瓷片没有固有的频率限制,实际上应用的频率限制通常由与换能器设计的形状和/或尺寸相关的谐振决定。在超声波频率下,大表面积部件会消耗大量电流,电极的电阻加热成为限制因素。

压电陶瓷片最高驱动电压是多少?

每一种压电陶瓷片的极限电压是不一样的,同一类压电陶瓷片,一般由压电陶瓷的厚度决定的,陶瓷片越厚极限电压越高。

压电材料的预期疲劳寿命是多少?

“疲劳寿命”很难估计;自1982 年以来有压电风扇一直在运转,但尚未进行任何决定性的测试。这将取决于安装、电压等。

温度对压电陶瓷换能器有何影响?

温度变化会导致电压出现在任何压电换能器的电极上。这是由于压电陶瓷的热电特性。温度也会影响压电陶瓷的每一个特性(弹性、介电和压电耦合)。没有一般的趋势,每一个依赖性都必须进行研究,或者最好在你的实验中进行测量。

压电陶瓷片的谐振频率是多少?

没有一个固定的谐振频率,有许多的谐振点。它们的数量及其在频谱中的位置取决于零件的形状和厚度。

可以用“方波”驱动压电换能器吗?

答案取决于应用。如果方波电压很低(即小于30V),那么答案通常是肯定的。如果方波电压较高,则很有可能出现冲击波、损坏、开裂、减少寿命或其他故障,严格控制方波的上升时间、下降时间是解决的办法。

在日常生活中哪里可以找到压电设备?

所有“手表蜂鸣器”都是压电陶瓷音频换能器、大多数电池供电的烟雾探测器警报器、探鱼器、一些点烟器、许多燃气烧烤点火器。

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