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压电器件基础知识解析

2019-08-21 15:26:26 暂无 阅读:1557 评论:0

行使材料的压电效应(见石英晶体)制成的器件。大多数压电器件的构造由电极、压电片、支架和外壳构成。个中压电片能够是圆片、长条片、棒、圆柱等外形。压电器件的应用局限很广。当电旌旗频率接近压电片的固有频率时,压电器件靠逆压电效应发生机械谐振,谐振频率首要决意于压电片的尺寸和外形。

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若是频率温度特征也知足要求,即可用来进行稳频、选频和计时。行使这种谐振来发生声波,就组成超声换能器。行使谐振频率随温度或压力而转变的特点,还可制成精度很高的测温计和测力计。在非谐振状况下,行使它的逆压电效应可制成微位移器,行使它的正压电效应又可制成压电引燃和引爆器件。

压电器件的品种繁多,按其用途可分成表1所列的 7类。按其使用的材料则可分成压电晶体器件、压电陶瓷器件。压电晶体器件包罗石英谐振器、晶体振荡器和晶体滤波器。

压电陶瓷器件首要有陶瓷滤波器、陶瓷变压器、压电陀螺等。

陶瓷滤波器

以一个或多个压电陶瓷振子(被覆电极的陶瓷片)经由金属支架固定或用引线焊接,再封入外壳即组成陶瓷滤波器。例如将两个陶瓷振子按图1a作L型保持,可构成双振子陶瓷滤波器。调节串联振子1的谐振频率fr1,使之等于并联振子2的反谐振频率fa2,于是滤波器的衰耗特征就如图1b。当旌旗频率位于fr1(=fa2)四周时,滤波器导通;当旌旗频率远离fr1时,滤波器阻断。实际上双振子构成的滤波器特征较差,若是将这个构造看作一节,并构成多节滤波器,则可获得写意的滤波特征。

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陶瓷滤波器的分类如表2。陶瓷材料的机电耦合系数大,适于作宽带滤波器。其相对带宽约为0.3%~20%,阻带衰减可达60分贝以上。

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陶瓷变压器

凭据陶瓷片的压电效应协调振特征来实现电压变换的器件。陶瓷变压器有多种构造形式,但常用的为横向-纵向变压器(图2)。陶瓷片左半部门上下面被覆电极,并沿厚度偏向极化,作为输入端,称驱动部门;右半部门的端面被覆电极,并沿长度偏向极化,作为输出端,称发电部门。与一样线绕变压器比拟,陶瓷变压器的最大特点是适宜在高电压、小电流下应用,故可作为雷达指示管和电视机显像管的高压电源,以及电子复印机、静电集尘机和红外变像管等的高压电源。

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压电陀螺

又称压电角速度传感器,是一种新型的导航仪器,多采用振梁构造形式。它有一根横截面近似方形的金属梁,在梁上粘贴四个压电换能器(图 3)。金属梁用恒弹性系数合金材料制成,换能器用高机电耦合系数的陶瓷材料制成。在驱动换能器上输入电旌旗,借助逆压电效应使金属梁发生以yz平面为中性面的弯曲振动。梁内随意点的速度为vx。若梁同时又以角速度ωz绕z 迁移,则梁内各点将受到科氏的感化,由此引起以xz为中性面的弯曲振动。这个振动经由正压电效应使读出换能器输出电旌旗,旌旗的幅度与角速度ωz成正比,故可用来确定角速度ωz的巨细。在梁的另两个面上还粘贴有反馈换能器和阻尼换能器,它们的感化是连结金属的振幅不乱和输出动态特征精巧。压电陀螺不存在高速迁移部门,因而具有功耗小、寿命长、动态局限宽、体积小和靠得住性高档长处。

压电器件基础知识解析

压电陶瓷器件还有很多种类,应用于各个范畴。行使陶瓷的高机电耦合效应、高介电常数和高Q值等特点而设计的压电陶瓷测量器件,能轻易地测量以往用其他方式难以测量的参数。例如,能够测量铁道枕木所受的压力、油断路器内的压力、冲击波管内的压力、煤矿坑道支架所受的压力等,也能够测量像继电器的触点和人的脉搏等微小压力。它既能测量动态力也能测量静态力,并且测量局限和精度都对照高。在陶瓷片上附加质量负载,就可制成加快度计。这种加快度计再附以积分电路就可组成振动计,用它能够测量地壳和建筑物的低频振动。在陶瓷圆管上粘接喇叭型金属块,使其振幅增大,可用来测定金属的磨损和进行委靡试验以及测量薄膜的粘接强度等。此外,压电陶瓷超声换能器在水声和医疗等范畴中的应用也日益增多。

成长偏向

压电器件的成长偏向是:①改善压电器件的温度不乱性;②改善蜂鸣器和送受话器的音质,以适应较量机、主动售货机、电子翻译机等设备的人-机对话的需要;③索求模拟生物功能的高分子压电器件。

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