Пьезокерамика

Ферриты, подобно пьезокерамике, обладают определенным температурным диапазоном проявления магнитных свойств и соответствующей предельной температурой, до которой проявляются магнитные войства (точка Кюри). Магнитная проницаемость и диэлектрические потери ферритов зависят от температуры и частоты. Так, магнитная проницаемость ферритов с повышением частоты понижается (величина р может составлять от единицы до тысячи). [c.385]

Вследствие высоких значений 8л, tg б и малой Qm пьезокерамику нецелесообразно использовать на частотах выше 10 МГц. На ВЧ и СВЧ применяют монокристаллические пьезоэлектрики, причем наиболее часто — кварц. Кристалл кварца — шестигранная призма, увенчанная двумя пирамидами (рис. 23.10). Для оценки свойств кварца используют прямоугольную систему координат. При этом оптическая [c.558]

Отсюда следует, что по изменению сопротивления АД можно определить деформацию е . По сравнению с емкостными датчиками, используемыми в мерном стержне Девиса, датчики сопротивления имеют преимущество, а именно с их помощью возможно непосредственное измерение деформации и отпадает необходимость в дифференцировании кривой и ( . Однако датчики сопротивления обладают следующими недостатками конечная длина датчика ограничивает его разрешающую способность при быстро изменяющихся деформациях датчик сопротивления измеряет деформацию на поверхности стержня. В последнее время при исследовании процесса распространения волн напряжений широко используются датчики, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. В зависимости от конструкции пьезодатчиков можно получить высокие частоты собственных колебаний (до 60 кГц), что находится в соответствии с указанными требованиями. Датчик содержит чувствительный элемент (цилиндрический или кольцевой) из поляризованной пьезокерамики, инерционный груз и контактное устройство, соединяющее пьезоэлемент с регистрирующей аппаратурой. Пьезоэлемент датчика, как правило, изготовляется из титаната бария. Недостатком таких датчиков является непостоянство чувствительности, что требует тарировки каждого датчика отдельно. Как и датчик сопротивления, пьезодатчик измеряет среднее напряжение на площадке контакта, поэтому при проведении эксперимента, в котором спектр волн напряжений содержит компоненты высокой частоты, должна быть обеспечена высокая точность его выполнения. В отличие от датчиков сопротивления, которые позволяют производить измерения в одном направлении, датчики с титанатом бария одинаково чувствительны к напряжениям в направлении длины и радиальном направлении. [c.26]

Уравнения состояния для поляризованной пьезокерамики могут быть получены из нелинейных уравнений электрострикции [233] при линеаризации последних в предположении, что напряженность внешнего электрического поля значительно меньше поля предварительной поляризации. Для пьезокерамики, поляризованной в направлении оси хз, уравнения состояния, записанные с использованием матричных обозначений, имеют вид ) [c.237]

В [187] представлены уравнения состояния поляризованной пьезокерамики в декартовой, цилиндрической и сферической системах координат для ряда типичных случаев поляризации. [c.237]

В частности, для поляризованной 6 направлении оси Хз пьезокерамики уравнения (5.17) будут иметь вид [c.239]

Анализ уравнения (49.8) показывает, что для известных пьезокерамик, относящихся к рассматриваемым классам сред, оно имеет два действительных корня А , и четыре попарно сопряженных комплексных корня 8 ш, причем ki, б, <в > 0. Постоянные а(к), р(А ), (к), являющиеся решением однородной системы уравнений с матрицей Иа И, определим по формулам [c.391]

Например, для композиции пьезокерамики PZT — [284] и стали ( = 20 10 H/mS V = 0,25) [c.396]

Для пьезокерамик, приведенных в [284], участки изменения знака расположены в весьма малых окрестностях концов разреза х <1. Значения параметра d = ig + l)/ g — I) в (49.25) для значительного числа композиций пьезокерамик с проводниками меньше трех (например, для составной среды пьезокерамики PZT А со сталью d = 1,08, с медью d=l,03). Для окрестности, в которой значения физических величин носят осциллирующий характер, следует оценка U —х < 5 10 L [c.398]

В частности, характер изменения Е (х, 0), Et х, 0) в плоскости трещины для пьезокерамики типа PZT — 4 определяется формулами [c.403]

Более высокую частоту собственных колебаний имеют пьезокерамические датчики. Например, датчик для измерения максимальных ускорений при ударах (рис. 14.13,6) имеет пьезокерамический элемент I из титаната бария, выполненный в виде шайбы диаметром 25 мм и толщиной 2,5 мм с центральным отверстием в 5 мм. При ударной нагрузке на поверхности пьезокерамики возникает электрический заряд, пропорциональный приложенному инерционному давлению. Керамика допускает нагрузку до 8000 Н/см при деформации в 0,0001%. На пьезокерамическую шайбу наложен груз 2, прижатый изолированным винтом 3. Пьезокерамические датчики имеют собственную частоту порядка 20 кГц. [c.437]

Серийно выпускается ряд материалов для конденсаторов, для нелинейных цепей, для терморезисторов и пьезокерамика. [c.154]

Каковы технологические процессы получения пьезокерамики [c.164]

Найти коэффициент электромеханической связи пьезокерамики для условий предыдущей задачи. [c.164]

Аппаратура. На рис. 116 показана структурная схема аппаратуры для контроля методом акустической эмиссии. В состав одного канала входит преобразователь 1, чувствительный элемент которого изготовляют обычно из пьезокерамики типа ЦТС. Для работы при температурах выше 300— 400 С и высоком уровне радиации применяют пьезокерамику типа нио-бата лития. Используют широкополосные (А/ = 700- 900 кГц) и узкополосные (А/ = 100- - 150 кГц) преобразо- [c.316]

В преобразователях современных акустических приборов чаще всего применяют не кристаллические пьезоматериалы, а пьезокерамику. В пластичном состоянии материалу соответствующего химического состава придают требуемую форму, например, пластины. Затем его спекают при температуре выше 1000 С и выдерживают в электростатическом поле большой напряженности — поляризуют. [c.61]

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]

Расширение областей применения пьезокерамики приводит к разнообразию и увеличению числа требований к пьезокерамическим материалам в зависимости от их конкретного применения. [c.310]

Последнее десятилетие характеризуется обширным применением пьезокерамики на основе твердых растворов титаната бария и других сегнетоэлектриков, так как технология изготовления пьезоэлементов из поликристаллических сегнетоэлектриков довольно проста, сырьевые материалы дешевы и недефицитны. [c.310]

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]

Немаловажными общими требованиями к любым составам пьезокерамических материалов являются требования технологичности изготовления. Даже немногие из сотен исследованных составов являются сложными в производстве, а подавляющее большинство составов в промышленном производстве невозможны. Необходимо, чтобы разработанные составы пьезокерамики были [c.311]

Составы пьезокерамики промышленного изготовления [c.312]

Введение добавок В1 и Ре в твердые растворы РЬ (Т1, 2г) О3 также снижает температуру синтеза и обжига пьезокерамики и по- [c.312]

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]

Физико-механические свойства пьезокерамики основных производственных составов [c.318]

Кроме кварца пьезоэлектрическими свойствами обладают такие широко используемые в технике кристаллы, как KDP — дигидрофосфат калия (КН2РО4), ADP — дигидрофосфат аммония ((NH4H2PO4), а также различные виды пьезокерамики. Пьезоэлектрики находят применение в качестве мощных излучателей и чувствительных приемников ультразвука, стабилизаторов частоты, электрических фильтров высоких и низких частот, трансформаторов напряжения и тока. [c.296]

Датчик пульсаций давления изготовлен с использов анием трубчатой пьезокерамики П77Т-2. Сигнал датчика усиливается предусилителем в 10 раз, а затем усилителем, имеющим коэффициент усиления 250, с фильтрами Кауэра пятого порядка. Среднеквадратное значение пульсаций давления измеряется вольтметром ВЗ-40 и в аналоговой форме передается на регистрацию. Спектр пульсаций [c.349]

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]

Рассмотрим электроупругое состояние в окрестности туннельной трещины в неограниченной среде из поляризованной пьезокерамики (текстура класса °°т) [229]. Пусть прямолинейная трещина располагается в плоскости z = 0 на участке х <а, 1г/)<оо, причем ось z совпадает с осью симметрии среды. Компоненты вектора смещений w = w, О, w) и электрический потенциал ф являются функциями X, Z, а уравнения состояния для данного класса симметрии описываются соотношениями (49.2). [c.400]

Радиополяризационный метод лри-меняется для исследования остаточных напряжений, напряженно-деформи-. рованного состояния, неоднородной поляризации изделий из пьезокерамики и текстур. Текстура — органи-вованная структура, образующаяся при формировании промышленных изделий. Неправильно сформированная текстура является причиной растрескивания изделий из керамики при обжиге, появления остаточных напряжений, плохого качества шделий в целом. Применение просветляющих покрытий, дифракционных решеток и экранов при диагностике изделий с большим коэффициентом отражения (пьезокерамика, сегнетоэлектрики) способствует получению качественной информации об их внутренней структуре. [c.238]

Пьезокерамику относят к классу сегнетоэлектриков, отличающихся от неполярных пьезодиэлектриков тем, что в них существуют области спонтанной поляризации, подобные доменам в ферромагнетиках. В результате пьезосвойства в сегнетоэлектри-ках в 10. .. 100 раз выше, чем в пьезоэлектриках. Для сегнетоэлектриков существуют определенные температуры — точки Кюри, выше которых они теряют пьезосвойства. В дальнейшем рассмотрим два материала — характерные представители двух названных классов неполярный пьезодиэлектрик кварц Х-среза (пластина вырезана перпендикулярно оптической оси х) и керамический сегнетоэлектрик цирконат-титанат свинца марки ЦТС-19 (марка определяет химический состав). [c.61]

С целью гашения свободных колебаний пьезопластины, уменьшения длительности зондирующего импульса и расширения полосы пропускания с ее нерабочей стороны приклеивают демпфер. Для обеспечения указанных условий материал демпфера должен обладать акустическим сопротивлением, близким к волновому сопротивлению пьезопластины, и большим коэффициентом затухания. Выполнить одновременно оба требования достаточно сложно. Например, если демпфер изготовлять из латуни или бронзы, акустическое сопротивление которых примерно такое же, как пьезокерамики, не удается эффективно гасить сигналы, излученные в сторону демпфера. Пьезопреобразователи с такими демпферами наиболее оптимально использовать в режиме приема, в частности при приеме сигналов акустической эмиссии. [c.142]

I — корпус 2 — пьезокерамика 3 — полп-хлорвиниловая пленка 4 — шайба 5 — крышка [c.410]

Конструкция преобразователя усилий представлена на рис. IX.8. Он состоит из корпуса 1, крышки 5, биморфного пьезокерамического элемента 2. Величина статического усилия, действующего на преобразователь в болтовом соединении, не превышает допустимой для пластин пьезокерамики нагрузки. Однако наличие неравномерности распределения усилия по поверхности пластин, ввиду непараллельности крепежной гайки и лапы машины, приводит к разрушению керамики даже при небольших усилиях. С целью получения более равномерного распределения статических сил по поверхности пьезопластин преобразователь необходимо использовать с шайбой 4, выполненной в виде сочленения двух колец с выпуклой и вогнутой сферическими поверхностями. Кроме того, вплотную между стенками преобразователя и пьезоэлементами необходимо укладывать, например, иолихлорвинило-вую пленку 3, которая препятствует выпадению сегментов пьезопластин в случае, если они расколются. [c.410]

Существуют упругочувствительные элементы, работающие на изгиб, которые представляют собой две склееные, предварительно определенным образом ориентированные пластинки кварца или пьезокерамики. [c.383]

Рис. 10.184. Схемы датчиков для изменення ударных ускорений а и б — высокочастотные датчики, в которых упругая чувствительная часть растянута (а — собственная частота / gg = 17 кГц) или сжата (б) в — цельньй стальной или бронзовый овал с прикрепленным к нему грузом в средней части на боковой внешней или внутренней поверхности наклеены тензодатчики (f o6 кГц) г — стальной или бронзовый датчик бочкообразной формы с несколькими пропилами на боковой поверхности и грузом в верхней части датчик из бронзы диаметром 45 х 40 и грузом 150 г имеет /(-об = Ю кГц д — датчик с чувствительным элементом из пьезокерамики (титанах бария). Между двумя керамическими дисками А диаметром 10 х 4 расположена латунная фольга с изолированным выводом. Сила нажатия пружины должна превышать силу инерции при ударе (/(,р5 = 20 кГц и чувствительность до 20 мВ/д). Недостаток - добавочные колебания, вносимые корпусом и пружиной е — датчик с керамическим элементом диаметром 25 х 2,5 с грузом, прижатым изолированным винтом.

Циркония двуокись (ГОСТ 21907—76). Выпускают двух марок ЦрО (1-го и 2-го сорта) — для производства огнеупоров, керамических пигментов, эмалей, глазурей, пьезокерамики и абразивов ЦрО-К —для производства радио- ц пьезокерампки. Порошок белого цвета с желтоватым илп сероватым оттенком, не содержащий механических включений, окалины, спека, окатышей. Остаток на сетке № 0315 не более 0,5% (ЦрО) и 40% (ЦрО-К). [c.402]

Экспериментальное изучение работы ступени центробежного компрессора с помощью малоинерционных приборов показывает, что поток в отдельных элементах проточной части является пульсирующим и при установившихся режимах. Для исследования качественных особенностей нестационарного потока за рабочим колесом и неустановившихся режимов в безлопаточном диффузоре при малой производительности в лаборатории компрессоростроения ЛПИ был применен зонд пульсаций полного давления (ЗППД) с чувствительным элементом из цилиндрической пьезокерамики. [c.297]

Пьезокерамика применяется главным образом для изготовления электромеханических преобразователей (излучателей и приемников звуковых и ультразвуковых колебаний) в приборах и устройствах акустической и ультразвуковой техники. Вибротехника использует пьезокерамические элементы в качестве датчиков для измерения давлений, вибраций и ускорений. Радиотехника, электронная техника, вычислительная техника и многие другие отрасли широко исследуют возможности применения сегнетоке-рамических материалов в своих областях для изготовления фильтров, стабилизаторов, модуляторов, генераторов, диэлектрических усилителей, пьезотрансформаторов, накопительных элементов и т. д. [c.310]

Пьезокерамика в вибротехнике для изготовления специальных датчиков выбирается из расчета высоких предельных рабочих температур, пьезочувствительности, пирокоэффициента и т. д. [c.311]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...