Пьезомодуль

Помимо пьезомодуля, значение которого зависит от кристаллографического направления, для оценки пьезоэлементов применяют коэффициент электромеханической связи К, характеризующий эффективность преобразования механической энергии в электрическую и наоборот (при прямом и обратном пьезоэффекте), а также механическую добротность Qm, определяемую потерями на внутреннее трение в. материале, от значения которой существенно зависит увеличение амплитуды колебаний элемента при резонансной частоте. Работоспособность пьезоматериалов определяется также значениями г,, tg б и точкой Кюри Тс. [c.558]

Материалы класса I применяют для высокочувствительных пьезоэлементов, в частности, в режиме слабых сигналов, когда определяющим параметром является пьезомодуль. [c.558]

Пьезомодуль измеряется в пКл/Н (1 пКл= 10 Кл). Если направление остаточной поляризации Яо принять за ось 3, то пьезоэффект вдоль этой оси характеризуется пьезомодулем йзз при сжатии— растяжении материала вдоль оси 3, а пьезомодулем dai — при деформации в перпендикулярной плоскости. [c.558]

Основные параметры пьезоэлектрика при переменном напряжении (в динамическом режиме) связаны с резонансной fr и антирезонансной /а частотой образца. При частоте полное сопротивление образца минимально, ток в цепи протекает наибольший. При последующем возрастании частоты ток спадает и при некотором значении /а имеет минимальное значение. По значениям fr и /а можно, например, найти пьезомодуль для диска, поляризованного вдоль нормали к плоскости основания при Кр < 0,5 радиусе г [at] и плотности D (в г см ) = [c.159]

Sr .J (Zr ,,3 — Т1 ,4,)Оз + Та,А (1 %). По величине пьезомодулей йлз = 28,3-lO i м1в и 31= 12,3-10 м/в и коэффициента связи /Ср = 0,45, а также стабильности керамика ЦТС значительно превосходит титанат бария. Пьезоэлементы из ЦТС допускают значительно [c.163]

Определить пьезомодуль dn керамики титаната бария — кальция с кобальтом для образца в форме диска радиуса г = см, если частоты резонанса fr = 195 кгц и антирезонанса = 200 кгц - [c.164]

Материал Тип среза Скорость звука с- 10 , м/с Плотность р 10 , кг/м Характеристический импеданс Z. 10- , кг/(м - с) Диэлектрическая постоянная е Пьезомодуль Кл/Н Коэффициент электромеханической связи Р Допустимая температура, [c.205]

При нагреве пьезоэлектрического датчика его основные характеристики (коэффициент преобразования и емкость) значительно изменяются. Это происходит вследствие зависимости пьезомодуля и диэлектрической проницаемости от температуры. У разных материалов эти параметры изменяются по-разному. Существуют материалы, у которых с повышением температуры пьезомодуль изменяется мало, а диэлектрическая проницаемость — значительно. Поэтому для уменьшения температурной погрешности датчика эти материалы следует использовать в датчиках, работающих с усилителями заряда. Пьезокерамику, у которой пьезомодуль и диэлектрическая проницаемость изменяются одинаково, применяют в датчиках, работающих с усилителями напряжения. При нагреве датчика на электродах пьезоэлемента возникает электрический заряд, вызванный пироэффектом, температурной деформацией пьезоэлемента и основных конструктивных элементов датчика. При тепловом ударе сдвигаются пулевые показания датчика и изменяется его чувствительность. [c.351]

Эффективность пьезокерамических материалов определяется основными параметрами пьезомодулем ( к. диэлектрической проницаемостью е, тангенсом угла диэлектрических потерь tg б, скоростью звука модулем Юнга Ею- Помимо этого, пьезокерамика должна иметь стабильные физические параметры с малой зависимостью их от времени, температуры, давления и многих других факторов. Основными требованиями к пьезоматериалам являются также более высокий диапазон рабочих температур (точка Кюри) и способность материала работать в больших электрических полях с наименьшими диэлектрическими потерями. Керамический материал должен обладать высокими физико-механическими свойствами наибольшей плотностью и наибольшими пределами прочности при сжатии изгибе а э , растяжении о ,. [c.311]

Величина пьезомодуля снижается быстро в первые 3—5 суток и в течение 10—12 суток стабилизируется на 60—80% от первоначальной величины. Кроме того, механические и физические параметры пьезокерамических элементов титаната бария имеют большие колебания по своей величине в зависимости от чистоты материала, метода изготовления и дополнительной обработки. [c.314]

В 1953 г. за рубежом [65] пробовали вводить в твердый раствор (Ва, Са) ТЮз небольшие добавки кобальта. Последующие подробные исследования влияния малых добавок кобальта показали, что данная система имеет гораздо меньшие диэлектрические потери в электрических полях большой напряженности. Было установлено также, что с увеличением процента содержания кобальта точка Кюри данного твердого раствора смещается в область более низких температур и свойства пьезокерамики ухудшаются. Состав, содержащий 0,75% углекислого кобальта, обладает самым высоким значением пьезомодуля и наименьшими потерями в рабочих электрических полях большой напряженности. [c.315]

Материалы из ЦТС указанных составов характеризуются высокими значениями пьезомодулей и коэффициентов электромеханической связи малыми диэлектрическими потерями в рабочих электрических полях. Наряду с этим они имеют хорошую температурную и временную стабильность. [c.318]

Удельное объемное сопротивление, Ом-см. . . 10 —10 Пьезомодуль колебаний, см/(ст-В) [c.200]

В полимерных пленках свойства пьезоэлектрика появляются после создания в материале системы сидячих зарядов благодаря ориентации диполей или обработке поверхности высокоэнергетическим потоком электронов. Для практического применения таких материалов требуется стабильность исходных характеристик, чтобы время полураспада было бы не меньше нескольких лет. Утечка зарядов из-за малой, но не равной нулю объемной проводимости или медленная релаксация ориентированных диполей уменьшают исходные значения пьезомодулей. [c.607]

С, не более 35% по отношению к диэлектрической проницаемости при температуре изготовления преобразователей, производится измерение пьезомодуля rfj,, величина которого [c.77]

Коэффициент d (пьезомодуль) у одного и того же диэлектрика одинаков как для прямого, так и для обратного пьезоэффекта. В качестве пьезоэлектрических применяются материалы с ярко выраженными пьезосвойствами пьезоэлектрические монокристаллы и пьезокерамика. Обычная сегнетокерамика как изотропная среда не обладает пьазосвойствами. Для придания этих свойств сегнетокерамику поляризуют выдерживают в нагретом состоянии в сг льном постоянном электрическом поле [33, 34]. В итоге векторы спонтанной поляри-зованности доменов внешним полем ориентируются, из изотропного тела керамика превращается в анизотропное, обладающее устойчивой остаточной поляризованно-стью Рй, направление которой определенд поляризующим полем. Это приводит к появлению пьезоэффекта. [c.558]

Для пластинки сегнетокерамикн, поляризованной предварительно вдоль осп (ось 2), пьезоэлектрические свойства характеризуются тремя пьезоыодулями dg , d i и d , Поляризованность измеряется в к/см , а механическое напряжение в н/см , поэтому пьезомодуль измеряется в к/н. Один ньютон равен /с.в/м, поэтому пьезомодуль измеряют в м1е. [c.159]

С, большими значениями пьезомодулей и коэффициента электромеханической связи. Высокая стабнлыюсть свойств обеспечивает возможность использования при температурах от —180 до +250° С. В качестве примера можно указать на состав (РЬд, г, — [c.163]

В реальных условиях, когда излучатель продольной волны имеет ограниченные размеры, на линейно поляризованную поперечную волну, вводимую в изделие, накладывается так называемая естественная, или неполяризованная, поперечная волна. Она возникает в связи со случайными изменениями каких-либо свойств излучателя ультразвука, например неравномерностью распределения пьезомодулей по поверхности пьезопластины или случайными локальными нарушениями плоскости контактных поверхностей. Колебания частиц в таких волнах лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, [c.28]

Э. В. Бурсиан и Н. П. Смирнова[40] отмечают, что с уменьшением толщины образца е уменьшается и зависимость е = / (Е) сглаживается. Существенно, однако, что возрастание е в больших полях имеет место даже для очень тонких пленок, по крайней мере до 1 мк. Однако независимо от величины используемого поля, максимум диэлектрической проницаемости для пленок толщиной менее 10 мк сильно размыт. Обычно на пленочных материалах даже напряжение 0,5 в образует поле до 300 в см, что приводит к поляризации образцов. Пробой наступает в интервале от 4 до 10 в, причем пробойность тем ниже, чем выше дефектность по кислороду. Диэлектрическая проницаемость возрастает с ростом величины зерна, т. е. со временем термообработки. Диэлектрические потери растут с температурой. Лезгинцева [39] утверждает, что присутствие а доменов замедляет процесс поляризации и снижает величину 33. При каждом последующем цикле измерений некоторая часть а доменов совершает необратимые 90-градусные повороты и концентрация их таким образом уменьшается. Об этом можно судить по увеличению пьезомодуля и снижению поля, при котором наблюдается наибольший рост 33. Таким образом, изучение зависимости 33 = / [Е] позволяет установить качественно связь между пьезомодулем и доменной структурой кристалла. Необратимое изменение доменной структуры кристалла в процессе измерений может быть причиной нестабильности электрических и механических свойств. Поэтому использование таких пластинчатых монокристаллов на практике требует их монодоме-низации и исключения всех этих нежелательных явлений. [c.304]

I gS — тангенс угла диэлектрических потерь, % з — поперечный пьезомодуль (ед. С05Е) [c.318]

Количеств, характеристикой пьезоэффектов в кристалле является совокупность пьеэоконстант (пьезомодулей) — коэф. пропорциональности между электрич. и механич, величинами. При этом одна элек-трич. величина (напр., Р) зависит как от др. электрич. величины (напр., Ё), так и от механич, величины (и или а). Напр. поляризация, возникающая в П. под действием деформации (п) Р = ео, где е — пьезомодуль. Полная поляризация с учётом электрич. цоля Е выражается соотношением [c.189]

Симметрия кристалла ограничивает число незави-спыых пьезомодулей, наир, кристалл точечной группы симметрии 422 имеет только одну независимую пьезо-константу. Пьезоконстантами являются также величины d, а, Ь, к, S в соотношениях [c.189]

П. м. используются для изготовления пьезоэлектрических преобразователей раэл. назвачения в гидролокации, УЗ-технике (см. Ультразвук), акустоэлектронике, точной механике и др. Для изготовления пьезоэлемента выбирают П. м., сопоставляя их параметры и характеристики, к-рые определяют эффективность и стабильность работы пьезоэлектрич, преобразователя с учётом его назначения и условий эксплуатации, П. м. характеризуются след, величинами (табл.) матрицами пьезомодулей d и относительной диэлект-рич. проницаемости е , коэф. упругой податливости SE, скоростью распространения звуковых волн с, тангенсом угла диэлектрич. потерь tgo, механич. добротностью Qmi плотностью р, предельно допустимой темп-рой 0 (темп-ра Кюри для сегнетоэлектриков). Во мн. случаях оценивать П. м. удобнее след, параметрами 1) коэф. зл.-механич. связи (для квазистатич. режима, когда длина звуковой волны существенно превосходит размеры пьезоэлемента) [c.189]

Среди пьезокомпозитов наиб, распространены материалы на основе порошка титанатв свинца, распределённого в полимере, лз-за значит, величины объёмного пьезомодуля (dj = 30 10 Кл/Н) при достаточно простой технологии изготовления. [c.191]

Эта зависимость связана пьезомодулем dih, который является козффициентом пропорциональности между злектрическим зарядом, возникающим назлектродахпье-зозлемента, и механическим напряжением. Численно пьезомодуль равен заряду, возникающему на единице поверхности пьезозлектрика при приложении к нему единицы давления. Пьезомодуль в зависимости от направления злектрической оси и действия силы обозначают буквой с индексами, например du, и т. д. Для пьезоэлектриков с различной структурой практическое значение имеют три модуля 31—связывает заряд, возникающий под действием силы в направлении, перпендикулярном направлению поля поляризации — то же, под действием силы, совпадающей с направлением поляризации dis — связывает заряд, возникающий под действием механических напряжений сдвига. [c.196]

Различают статический и динамический пьезомодули. Статический пьезомодуль характеризует пьезосвойства при статических нагрузках или постоянных злектричес-ких полях, а динамический — при переменных нагрузках и злектрических полях. Пьезомодуль в системе GSE имеет размерность см/ (ст. В) (статические вольты). [c.196]

Поляризацию производят в трансформаторном масле при нагреве до 110—115°С и напряженности поля 6—15 Кв/см. Степень поляризации пьезоэлемента зависит от приложенного напряжения, длительности воздействия электрического поля и температуры, при которой происходит поляризация. Установлено, что в первые дни после поляризации наблюдается ухудшение пьезоэлектрических свойств, и в первую очередь пьезомодулей. Однако после примерно 10 сут их значение стабилизируется. Повторная поляризация не вызывает увеличения пьезосвойств. Изделия из титаната бария имеют следующие значения (средние) некоторых свойств. [c.200]

Диэлектрическая проницаемость, пьезомодуль, удельное объемное сопротивление BaTiOa зависят от температуры. На пьезоэлектрические характеристики татана-та бария сильно влияют напряженность и частота электрического поля. [c.200]

В основе пьезоэффеи-а лежит смещение ионов в кристаллической решетке при упругой деформации. Пьезоэффекг анизотропен и характеризуется пьезомодулем — зарядом, который появляется на поверхности пластин пьезоэлектрика под действием единичной силы. От пьезоэлектриков требуются высокие значения пьезомодуля и малые потери. [c.93]

Пьезокерамика — керамические материалы с пьезоэлектрическими свойствами. Структура пьезокерамики — твердые растворы на основе титанита бария (ТБС и ТБКС), ниобата бария (НБС) и ниобата и титаната свинца (НТС). Для НТС продольный пьезомодуль d33 до 7 10" К/Н, е = 400... 1700, максимальная температура эксплуатации 250°С. [c.347]

Коэффициенты d f, [dy] = Кл/Н, называемые пьезомодулями, образуют таблицу в общем случае из 18 членов, причем первый индекс указывает направление Составляющей вектора поляризации, а вюрой — порождающее механическое напряжение. Пьезомодуль с одинаковыми индексами (, / = 1, 2, 3 называют продольным он характеризует эффект при сжатии граней, с которых снимается заряд. Пье-зомодуль с разными индексами ( , / = 1, 2, 3, /) называют поперечным в этом случае сила сжатия направлена вдоль электродов Наконец, пьезомодуль, у которого / = 4, 5, 6, описывает эффект при действии касательных напряжений и называется сдвиговым. Направления координатных осей выбираются специальным образом [20]. Вследствие симметрии кристалла некоторые из пьезомодулей равны друг другу или нулю, так что в простейшем случае в таблице остается только два равных [c.189]

Наиболее распространены поликристаллические (керамические) пьеэоэлект-рики, приобретающие пьезоактивность после выдержки в электрическом поле. Для керамики ось 3 совпадает с направлением поляризующего поля. Таблица пьезомодулей керамики содержит пять не равных нулю членов, причем в большинстве экспериментов согласно принятой методике определяют только один или два из них. Пьезоактивность керамики выше, чем монокристаллов. Например, для одного из составов на основе цирконатов свинца и некоторых других металлов таблица имеет вид [c.190]

Введем обозначения е и d абсолютная диэлектрическая проницаемость и пьезомодуль пьезоэлектрика, Е — модуль упругости пьезоэлекгрика, б и 6q — соот ветственно толщины пьезопластины при действии и отсутствии сил х — относитель иое перемещение электродов, так что 6 = х, х S — площадь электродов [c.191]

Коэффициент пропорциональности (пьезомодуль) для такого материала, как кварц, практически не зависит от температуры. Пьезомодуль сегаетовой соли в 150 раз превьппает эту величину для кварца. [c.268]

Пьеэоэлектрики — вещества, у которых под действием механических напряжений возникает поляризация (прямой пьезоэффект) или под действием электрического поля изменяются размеры (обратный пьезоэффект). К пьезоэлектрикам относятся поляризованные сегнетоэлектрики с остаточной поляризацией, а также кристаллы, не имеющие центра симметрии. В основе пьезоэффекта лежит смещение ионов в кристаллической решетке при упругой деформации. Пьезоэффект анизотропен и характеризуется пьезомодулем — зарядом, который появляется на поверхности пластин пьезоэлектрика под действием единичной силы. Обычно измеряют так называемый продольный пьезомодуль 33 по заряду на поверхности, перпендикулярной направлению поляризации, когда нагрузка приложена перпендикулярно этой же поверхности. От пьезоэлектриков требуются высокие значения пьезомодуля и малые потери. Пьезомодули йзз у сегне-токерамики и пленки поливинидиленфторида [—СНг —СГг—] равны соответственно (2. .. 4)-10 и 3,5-10 Кл/Н, что на один-два порядка больше пьезомодулей кварца. [c.607]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...