Эффект пьезоэлектрический прямой

В практике ультразвуковой дефектоскопии металлов применяют ультразвуковые колебания частотой от 0,5—0,8 до 5 МГц. Для получения ультразвука таких частот используются генераторы электрических колебаний, являющиеся источниками переменного тока, и специальные излучатели. Основной частью излучателя является пьезоэлектрический преобразователь, представляющий собой пластину, изготовленную из монокристалла кварца или из кристаллических соединений — титаната бария, сульфата лития, цирконат-титаната свинца и других, обладающих пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэлектрический эффект заключается в появлении электрического заряда на гранях кристалла при приложении механического напряжения— прямой эффект. Существует и обратный эффект—приложение электрического поля вызывает механическую деформацию расширения или сжатия в зависимости от знака поля. [c.117]

Существует эффект, противоположный прямому пьезоэффекту, когда у кристалла, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, под действием приложенного электрического поля возникает деформация. Такое явление называют обратным пьезоэффектом. [c.259]

Когда некоторые кристаллы подвергаются деформации под действием сил сжатия или растяжения, на их противоположных поверхностях появляется разность электрических зарядов. Этот эффект называется прямым пьезоэффектом. Примерами таких кристаллов являются кварц, турмалин и пьезоэлектрические керамики, такие как цирконат-титанат свинца. [c.83]

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЯМОЙ ЭФФЕКТ [c.105]

Рис. 37. Схема пьезоэлектрического прямого эффекта

Пьезоэлектрический прямой эффект Потенциал течения Магнитогидродинамический эффект [c.182]

Пьезоэлектрическое вещество (вещество, получающее электрические заряды при изменении давления) имеет то свойство, что при деформации под действием внешнего механического давления на его поверхности возникают электрические заряды. Этот эффект был открыт в 1880 г. братьями Кюри. Вскоре после этого (в 1881 г.) был подтвержден и обратный эффект, а именно что такое вещество, расположенное между двумя электродами, реагирует на приложенное к нему электрическое напряжение изменением своей формы. Первый эффект называется прямым пьезоэлектрическим, а второй — обратным. Первый эффект в настоящее время используется для измерений, а второй — для возбуждения механических давлений, деформаций и колебаний. [c.138]

Прямой пьезоэлектрический эффект - это возникновение электрических зарядов на гранях пьезоэлектрической пластинки при ее деформации. Если к такой пьезоэлектрической [c.194]

Пьезоэлектрические материалы. В приборах акустического контроля чаще всего используют контактные преобразователи, принцип работы которых основан на пьезоэлектрическом эффекте. Активный элемент такого преобразователя изготовляют из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют появление в некоторых веществах электрической поляризации под действием приложенных к ним механических напряжений или деформаций. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в возникновении механического напряжения и деформации в пьезоматериале, помещенном в электрическом поле. Обратный пьезоэффект используют для излучения, а прямой — для приема акустических колебаний. [c.60]

В ультразвуковых дефектоскопах используются пьезоэлектрические эффекты некоторых кристаллов, например кварца и титаната бария, выражающиеся в том, что под действием механических колебаний (в данно.м случае колебаний ультразвуковой волны) на обкладках кристаллической пластинки появляется переменное электрическое напряжение (электрические заряды переменного знака). Ультразвуковые колебания преобразуются, таким образом, в электрические (так называемый прямой пьезоэлектрический эффект). Наоборот, при подводе к пластинке переменного электрического напряжения от генератора высокой частоты, пластинка сжимается и растягивается соответственно колебаниям приложенного напряжения, т. е. она начинает излучать ультразвуковые волны (обратный пьезоэлектрический эффект). [c.362]

В качестве источника и приемника ультразвуковых колебаний при дефектоскопии металлов используют электроакустические преобразователи из пьезоэлектрических материалов (кварца, титаната бария и др.). При воздействии на пьезоэлектрическую пластину механических колебаний между ее поверхностями возникает электродвижущая сила. Это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом. Оно используется для приема ультразвуковых колебаний. [c.503]

В простейшем случае кварцевый резонатор представляет собой конструктивно обособленную электромеханическую резонансную колебательную систему, активный (т. е. совершающий колебания) элемент которой изготовлен из монокристалла кварца [13]. Для построения систем самовозбуждения кварцевых резонаторов используют прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты, благодаря чему указанные системы получаются весьма простыми как в конструктивном, так и в схемном отношении. [c.444]

Другая группа ФВП, находящих широкое применение в современной информационной технике, — объемные резонаторы на базе пьезоэлектрической керамики (типа ЦТС-22 и др.). Для построения систем самовозбуждения здесь также используют прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Резонаторы этого типа применяют в различных частотных фильтрах и дискриминаторах, в звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуре, в качестве излучателей ультразвука и т. д. [c.444]

Рис. 5.2. Модель прямого пьезоэлектрического эффекта в гексагональной ячейке

Существуют прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты. [c.335]

Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют эффект образования электростатических зарядов на поверхности диэлектрика и электрическую поляризацию внутри него, которые происходят в результате механического напряжения. В линейном приближении зависимость поляризованности Pj от однородного механического напряжения Т(К) может быть представлена в виде [c.335]

Прямой пьезоэлектрический эффект — это возникновение электрических зарядов на гранях пьезоэлектрической пластинки при ее деформации. Если к такой пьезоэлектрической пластинке подвести электрический заряд, она изменит свои размеры (обратный пьезоэлектрический эффект). [c.58]

Прямой пьезоэлектрический эффект используют в приемниках ультразвуковых колебаний, где механические колебания преобразуются в переменный электрический ток. Пьезоэлектрический приемник и излучатель могут быть представлены в виде одного прибора, который может поочередно излучать и принимать ультразвуковые колебания. [c.59]

Наиболее распространенным является способ, основанный на явлении пьезоэлектрического эффекта. Физическая сущность этого эффекта заключается в том, что при механическом растяжении или сжатии на поверхности пластин некоторых твердых материалов появляются электрические заряды противоположного знака - возникает прямой пьезоэффект наоборот, при подаче на поверхность пластин переменных электрических зарядов пластина начинает сжиматься и разжиматься — имеет место обратный пьезоэффект. Такими свойствами обладает ряд природных и искусственных материалов кварц, турмалин, сегнетова соль, титанат бария, цирконат-тита-нат свинца (ЦТС) и др. Схема возникновения прямого и обратного пьезоэффекта приведена на рис. 9.4. [c.147]

Как отмечалось, поляризация диэлектриков может осуществляться не только при воздействии внешнего электрического поля, но и при механических напряжениях. Явление поляризации диэлектрика под действием механического напряжения называют прямым пьезоэлектрическим эффектом. Возникающая поляризованность Р прямо пропорциональна приложенному механическому напряжению а [c.227]

Если дипольные моменты изменяются вследствие теплового расширения при нагревании диэлектрика, то возникновение при этом внешнего электрического поля называется пироэлектрическим эффектом. Возникновение же внешнего электрического поля из-за изменения дипольных моментов кристалла за счет механической деформации (изменение расстояния между положительными и отрицательными зарядами за счет деформации) называется пьезоэлектрическим эффектом (существуют прямой и обратный эффекты). Наряду с этим имеют место и такие явления, как выделение тепла при воздействии электрического поля электрокало-рический эффект), выделение тепла при индуцировании дипольных моментов [теплота поляризации). [c.473]

Для излучения и приема УЗК в качестве пьезопреобразователей, смонтированных в специальных искательных головках, использут кварц, сульфат лития, титанат бария, цир-конат-титанат свинца (ЦТС) и др., обладающие пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэлектрический эффект заключается в появлении электрического заряда на гранях кристалла при приложении механического напряжения — прямой эффект. Существует и обратный эффект. Приложение электрического поля вызывает пропорциональную механическую деформацию расширения или сжатия в зависимости от знака поля. [c.146]

Пьезоэлектрический прямой эффект — возникновение поляризпции диэлектрика под действием механических напряжений. Пьезоэлектрические свойства кристаллов связаны с их структурой. Ими обладают все Пироэлектрики (спонтанно поляризо- нные диэлектрики). При механической де рмацин пироэлектрика изъясняется его спонтанная поляризация, Что и наблюдается как пьезоэлектриче- ий прямой эффект. [c.105]

Пьезоэлектрические материалы при деформировании электрически по-тя-ризуются (прямой пьезоэлектрический эффект, или эффект Кюри), и на электродах, нанесенных на поверхность пьезоэлектрика, возникает пьезоэлектрический заряд. Приложение электрического напряжения к электродам вызывает их механическую деформацию (эффект Джоуля, или обратный пьезоэлектрический эффект). Пьезоэлектрическими свойствами обладают очень многие (почти все) кристаллические диэлектрики, однако у большинства из них пьезоэффект мал. Многие из пьезоэлектриков не нашли широкого применения из-за неудовлетворительных физико-механических свойств. В настоящее время созданы синтетические материалы, обладающие хорошими пьезоэлектри -ческими и механическими свойствами, которые вместе с естественным пьезо-электриком - кристаллическим кварцем - широко используют в акустике. Основные преимущества пьезоэлектрических преобразователей — высокая эффективность преобразования и простота конструкции. Для описания свойств пьезоэлектрических материалов используют тензорные представления теории электроупругости. [c.90]

Нетрудно видеть аналогию, существующую между пьезоэлектрическими явлениями и магнитострикцией. Обратный пьезоэлектрический эффект соответствует прямому магнитострикцион-ному, а прямой пьезоэлектрический—обратному магнитострикционному. Однако зависимости, связывающие поле с деформациями и наоборот, при пьезоэлектрических явлениях значительно проще, чем подчас очень сложные зависимости, связывающие те же величины при явлениях магнитострикции. [c.65]

Некоторые кристаллы (кварц, турмалин, сегнетова соль и др.) дают пьезоэлектрический эффект под действием упругой деформации на поверхности кристалла появляются электрические заряды (прямой пьезоэффект) и наоборот, под действием электрического поля они испытывают упругие деформации — сжимаются или растягиваются в зависимости от направления поля (обратный пьезоэф( )ект). Поэтому, если пластинку, вырезанную из пьезоэлектрического кристалла, поместить между обкладками конденсатора, к которому подводится переменное электрическое напряжение, то в пластинке будут возникать переменные упругие деформации, т. е. будут происходить вынужденные механические колебания. Но сама пластинка, как и всякое упругое тело, обладает собственными частотами колебаний, зависящими от [c.744]

Пьезоэлектрики — кристаллические диэлег.трики, не имеющие центра симметрии, в которых под действпе.м механических напряжений возникает электрическая поляризация (прямой пьезоэлектрический эффект), а под действием внешнего электрического поля — механическая деформация (обратный пьезоэлектрический эффект). Таким образом, с помощью пьезоэлектриков можно преобразовывать электрические сигналы в механические и наоборот. Между поверхностной плотностью заряда (/, образующегося при прямом пьезоэффекте на поверхности поляризованного кристалла, и механическим напряжением а существует прямо пропорциональная зависимость q = do, причем знаки зарядов на электродах пьезоэлемента зависят от направления механических напряжений (сжатие — растяжение). Механическая деформация и в такой же зависимости находится с напряженностью внешнего электрического поля Е при обратном пьезоэффекте u = dE, а характер деформации (сжатие или растяже- [c.557]

В серийно выпускаемых ультразвуковых дефектоскопах для излучения и приема ультразвука чаще всего используют пьезопластины, обладающие пьезоэлектрическим эффектом. Прямой пьезоэффект состоит в появлении электрических зарядов на обкладках пьезопластины в результате ее деформации. Обратный пьезоэффект заключается в деформации пьезопластины под действием приложенного электрического поля. Обычно используют деформации растяжения —сжатия пластины по толщине. Обратный пьезоэффект, вызывающий такую деформацию, применяют для излучения продольных волн, а прямой пьезоэффект, связанный с деформацией по толщине, —для приема этих волн. Для возбуждения и приема поперечных волн используют деформацию сдвига по толщине. В этом случае для передачи деформации от пластины к изделию используют густые смазочные материалы, так как через жидкотекучие вещества поперечные волны практически не проходят. В качестве такой передающей среды используют нетвердеющие эпоксидные смолы. [c.133]

В УЗ дефектоскопии в качестве источников и приемников ультразвука используют материалы, обладающие пьезоэлектрическим эффектом, который заключается в появлении электрического заряда на гранях кристалла материала при приложении механического напряжения (прямой пьезоэффект). При воздействии механических колебаний на пластину из пьезоматериала (пьезопластину) между ее поверхностями возникает переменная электродвижущая сила. Существует и обратный пьезоэффект, заключающийся в деформации (изменении размеров) пластины под действием электрического поля. Характер деформации определяется полярностью приложенного напряжения если напряжение переменное, то размеры пластины изменйются с частотой приложенного поля. Таким образом, с помощью пьезопластины можно преобразовывать УЗ колебания в электрические и наоборот. Впервые пьезоэлектрические свойства были обнаружены у горного хрусталя — одной из разновидностей кварца. [c.23]

Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) - один из наиболее эффективных методов неразрушающего контроля. Дефектоскопия основана на принципе передачи и приема ультразвуковых импульсов, отражаемых от дефекта, расположенного в металле. Высокочастотные звуковые воЛны распространяются по сечению контролируемой детали или узла направлешо и без заметного затухания, а от противоположной поверхности, контактирующей с воздухом, полностью отражаются. Для возбуждения и приема колебаний используются прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты титаната бария (кварца). Генератор электрических ультразвуковых колебаний возбуждает пьезоэлектрический излучатель (передающий щуп), который через слой жидкости связан с поверхностью детали. Механические колебания, полученные от действия переменного магнитного поля на пьезоэлектрическую пластинку излучателя, распространяются по толще металла и достигают противоположной стороны сечения. Отражаясь, возвращаются и через жидкую среду возбуждают в пьезоэлектрическом приемнике (приемном щупе) электрические колебания, которые после усиления высвечивают на индикаторе характер прохождения колебаний. Если препятствий, мешающих прохождению колебаний, не оказалось, амплитуды прямого и отраженного импульсов одинаковы. При наличии дефекта импульсных пиков будет три, причем отраженный от дефекта - меньший (рис. 4.4). Во время работы дефектоскопа колебания возбуждаются не непрерывно, а короткими импульсами. Существует несколько тапов дефектоскопов и наборов щупов. [c.157]

Измерения Д. (механические, электрические, магнитные и др.) основаны на прямом или косвенном измерении расстояний между фиксиров, точками тела или порождаемых Д. эффектов (оптических, пьезоэлектрических и т. п.). Количественные характеристики Д. являются существ, параметрами термомеханич. состояния вещества и используются в расчётах прочностных характеристик конструкций, усилий и течения вещества при обработке металлов давлением и др. [c.599]

ВЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКЁТ — пьезоэлектрические материалы, обладающие полупроводниковыми свойствами. К П. относятся полупроводники, деформирова-,йВе к-рых сопровождается возникновением электрич. Доля (электрик, поляризации), пропорционального величине деформации (прямой пьезоэлектрич. эффект)., 11од действием электрич. поля в П, возникают внутр, ханич, напряжения, пропорциональные электрич, Долю Е (обратный пьезоэлектрич. эффект) (см. Пьезо-" ектрики). [c.187]

Колебат. механич. системами Э. п. могут быть стержни, пластинки, оболочки разл. формы (полые цилиндры, сферы, совершающие разл. вида колебания), механич. системы более сложной конфигурации. Колебат. скорости и деформации, возникающие в системе под воздействием сил, распределённых по её объёму, могут, в свою очередь, иметь достаточно сложное распределение. В ряде случаев, однако, в механич. систем можно указать элементы, колебания к-рых с достаточным приближением характеризуются только кинетич, и потенц. энергиями и энергией механич. потерь. Эти элементы имеют характер соответственно массы М, упругости I / С и активного механич. сопротивления г (т.н. системы с сосредоточенными параметрами). Часто реальную систему удаётся искусственно свести к эквивалентной ей (в смысле баланса энергий) системе с сосредоточенными пара.меграми, определив т. н. эквивалентные массу Л/, , упругость 1 / С , и сопротивление трению / . Расчёт механич. систем с сосредоточенными параметрами может быть произведён методом электромеханич. аналогий. В большинстве случаев при электромеханич. преобразовании преобладает преобразование в механич, энергию энергии либо электрического, либо магн. полей (и обратно), соответственно чему обратимые Э.п. могут быть разбиты на след, группы электродинамические преобразователи, действие к-рых основано на электродинамич. эффекте (излучатели) и эл.-магн. индукции (приёмники), напр, громкоговоритель, микрофон электростатические преобразователи, действие к-рых основано на изменении силы притяжения обкладок конденсатора при изменении напряжения на нём и на изменении заряда или напряжения при относит, перемещении обкладок конденсатора (громкоговорители, микрофоны) пьезоэлектрические преобразователи, основанные на прямом и обратном пьезоэффекте (см. Пьезоэлектрики) электромагнитные преобразователи, основанные на колебаниях ферромагн. сердечника в перем. магн. поле и изменении магн. потока при движении сердечника [c.516]

Пьезоэлектрические датчики. Действие пьезоэлектрических датчиков основаио на использовании пьезоэлектрического эффекта, заключающегося в возникновении противоположных электрических зарядов на гранях некоторых кристаллов и искусственных материалов при приложении к ним давления. При этом величина возникающих электрических зарядов прямо пропорциональна приложенному давлению. Пьезоэффект обнаруживается у кварца, турмалина, сегнетовой соли, титаната бария наиболее подходящими для использования в измерительных цепях являются кварц и турмалин. [c.13]

Несколько меньшее распространение имеют ФВП в виде объемных резонаторов из магнитострикциоиных материалов (никель, ферриты марок СП и СК и др.). Такие ФВП называют иногда также магнитострикционными вибраторами. Для построения систем самовозбуждения таких ФВП используют прямой и обратный пьезомагнитный эффекты. Основные применения магнитострикциоиных резонаторов такие же, как пьезоэлектрических. ФВП указанных типов широко и всесторонне освещены в обширной технической литературе [1, 4, 6, 8, И, 13, 14, 17—20]. [c.444]

Пьезоэлектрический преобразователь. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называется возникновение электрической поляризации в кристаллах некоторых классов или пьеэокерамиках в результате приложения к ним внешних сил (Пьезокерамика есть продукт отжига спрессованной смеси мелкораздробленного сегнето-электрического кристалла и присадок ) В простейшем случае (рис. 5) эффект проявляется в форме поверхностных связанные зарядов пьезоэлемента, изготовленного [c.188]

Основной трудностью при использовании метода секущей является обнаружение момента страгивания трещины, и доказательство, что в этот момент радиус пластической зоны при плоской деформации меньше 0,02а . Этим двум условиям и трудно удовлетворить одновременно, имея в виду вышеописанные методы. Гораздо легче определить страгивание прямо, используя дополнительные способы, например, пьезоэлектрический датчик (тита-нат бария или титаноцирконат свинца), реагирующий на акустические импульсы, возникающие при развитии трещины. Тогда диаграмма нагрузка—смещение может быть проанализирована и определены нелинейные эффекты. [c.137]

Регистрация ультразвука осуществляется приемным преобразователем, действие которого основано либо на прямом пьезоэлектрическом эффекте, либо на явлении, обратном электро-стрнкции. При сжатии кварцевой пластины (или пластины из керамики) на ее параллельных плоскостях появляются разноименные за1ряды, г. е. создается разность потенциалов, которая зависит от сжимающегося давления. Действие кварцевого и электрострикционного керамического приемного преобразователя таково звуковые волны оказывают переменное давление на поверхность пластины, что приводит к появлению на ее поверхности переменной разности потенциалов, которая и фиксируется электрической частью приемного устройства. [c.406]

В заключение этого параграфа остановимся на акспе-риментальных работах по исследованию упругих нелинейных свойств кристаллов сульфида кадмия. Эти кристаллы имеют гексагональную структуру, обладают фотополупро-водниковыми и помимо этого пьезоэлектрическими свойствами. С тех пор как было установлено, что этот набор свойств позволяет получить прямое усиление ультразвуковых и даже гиперзвуко-вых волн дрейфом носите-дей тока, сульфид кадмия привлек внимание многочисленных исследователей. В связи с возможностью усиления, вопрос о нелинейности сульфида кадмия представляет интерес еще ч потому, что нелинейные зффекты ограничивают усиление. В материале с таким сложным комплексом свойств возможны различного рода нелинейные эффекты. Мы остановимся на тех эффектах, которые непосредственно наблюдаются на акустической стороне . [c.346]

Для возбуждения ультразвуковых колебаний используют свойства кристаллов титаната бария, цирконат-ти-таната свинца, кварца и некоторых других пьезоэлектрических материалов преобразовывать подведенный к ним переменный электрический ток в механические колебания и наоборот. Эти свойства пьезоэлектрических пластин называют соответственно обратным и прямым пьезоэлектрическим эффектом (рис. 34). [c.62]

Метод этектроакустических аналогий основан иа том, что характеристики акустической колебателыюй системы можно сопоставить с определенными эквивалентными параметрами электрической колебательной цепи и для решения задач ультраакустнки использовать затем известные уравнения и результаты электродинамики [69, 70]. Такой метод значительно упрощает, например, анализ собственных и вынужденных акустических колебаний слоя (пластины) при условии излучения им ультразвука в прилегающую среду с конечным волновым сопротивлением. Поскольку же для излучения и приема ультразвука преимущественно используются электроакустические преобразователи, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в акустическую и наоборот (например, на основе прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта), то метод электроакустических аналогий вообще широко и плодотворно используется в ультраакустике для расчета таких преобразователей, и с ним поэтому стоит познакомиться. [c.183]

Изучение пьезоэффекта очень быстро показало, что это явление сводится к электрпческо поляризации некоторых кристаллов, вызываемой механическими напряжениями или деформациями. Такой эффект позднее был назван прямым пьезоэлектрическим эффектом в отличие от вскоре после этого открытого обратного пьезоэлектрического эффекта, состоящего в механическом деформировании некоторых кристаллов под действием внешнего электрического поля. [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...