Пьезоэлектрические свойства кристаллов

Наблюдение за волнами осуществляется при помощи электрических, оптических и механических методов. В первом случае используются пьезоэлектрические свойства кристаллов (кварца, поваренной соли и др.), во втором, в частности, метод фотоупругости в комбинации со сверхскоростной киносъемкой. [c.276]

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ [c.130]

Для измерения детонационной стойкости топлива применяют пьезокварцевые индикаторы, использующие пьезоэлектрические свойства кристаллов кварца (фиг. 39—41). С их помощью можно снимать обычные или разверну- [c.146]

Пьезокварцевый индикатор (фиг. 145) основан на пьезоэлектрических свойствах кристаллов кварца, выражающихся в том, что на двух противоположных гранях кристалла при действии на него в определённом направлении переменных усилий появляются одинаковые по величине, но противоположные по знаку электрические заряды, пропорциональные приложенным усилиям. [c.782]

Анизотропия упругих и пьезоэлектрических свойств кристалла, характеризуемых тензорами сие, определяет сложный характер зависимостей у,(п) и U(n). Одпако в кристаллах существуют так называемые особые направления распространения акустоэлектрических волн, в которых влияние анизотропии уменьшается. Для таких направлений определитель (3.5) распадается на произведение двух (или трех) сомножителей. В особых направлениях могут распространяться чисто продольные и чисто поперечные волны. К числу особых направлений, связанных с симметрией кристалла, относятся оси симметрии, все направления, лежащие в плоскости симметрии, а также перпендикулярные оси или плоскости симметрии. Рассмотрим этот вопрос подробнее. [c.26]

Упругие, диэлектрические и пьезоэлектрические свойства кристаллов [c.14]

Электрические свойства всех кристаллов одинаковы, они выражаются в наличии трех главных значений диэлектрической проницаемости. Механические же и пьезоэлектрические свойства кристаллов специализированы. [c.112]

Колеблющийся кристалл представляет собой электромеханический преобразователь. При подаче на кристалл электрического напряжения в нем запасается известное количество электрической энергии, часть которой в силу пьезоэлектрических свойств кристалла расходуется на создание в нем упругих напряжений и переходит, следовательно, в механическую энергию упругих деформаций. Соотношение обеих этих энергий есть мера эффективности электромеханического преобразователя эта величина, которую мы уже рассматривали выше применительно к магнитострикционным вибраторам (см. 4, п. 4 настоящей главы), называется коэффициентом электромеханической связи. Квадрат коэффициента электромеханической связи определяется как отношение генерируемой в кристалле механической энергии к запасаемой в нем электрической энергии. При колебаниях по толщине механическая энергия на единицу [c.80]

В электромеханических излучателях ультразвук создается в результате преобразований колебаний переменного электрического тока соответствующей частоты в механические колебания излучателя. Устройство пьезоэлектрических излучателей основано на пьезоэлектрическом эффекте. Кристаллы целого ряда веществ (кварц, турмалин, титанат бария и т. д.) обладают замечательным свойством. [c.242]

Смешанные способы возбуждения возмущений. В тех случаях, когда требуется получить и сохранить возмущения малой амплитуды, используются электрические и электронные способы возбуждения. В этих способах для приведения в действие преобразователя, превращающего электрическую энергию возбуждающего тока в механическую энергию волны напряжений в теле, используется переменный ток, частота волн при этом лежит между 20 кГц и 50 мГц. С помощью соответствующих контуров можно получать или непрерывный ряд волн, или импульсы, состоящие из коротких серий волн высокой частоты, повторяющихся регулярно с низкой частотой. Для этого используются преобразователи, принцип действия которых основан на магнитострикционном или пьезоэлектрическом эффектах. Материалами для пьезоэлектрических преобразователей кроме кристаллов кварца служат искусственные ферроэлектрические кристаллы (в частности, титанат бария в виде поликристаллической керамики), имеющие по сравнению с естественными кристаллами большую чувствительность и меньшее сопротивление. Однако температура Кюри искусственных кристаллов сравнительно низка (при нагревании выше этой температуры пьезоэлектрические свойства пропадают). Материалами для магнитострикционных преобразователей служат ферромагнитные элементы и сплавы. Максимальные деформации в обоих случаях определяются механическими свойствами материала тела. Для возбуждения слабых импульсов напряжений используют искровой способ, предложенный Кауфманом и Ревером [52]. Преимущество этого способа состоит в том, что искра действует как точечный источник, тогда как пьезоэлектрический преобразователь, благодаря дифракции, дает сложную волновую картину. [c.17]

Таким образом, совокупность исключительно высоких сегнетоэлектрических, пьезоэлектрических, оптических, электрооптических, нелинейных и упругих свойств кристаллов ниобата бария-натрия дает возможность применять их как в лазерных системах связи, так и в других областях науки и техники [8—16]. [c.176]

Контроль толщины пленки может осуществляться датчиком на кварцевом кристалле, имеющем высокие пьезоэлектрические свойства. Осаждение на поверхности кристалла того или иного количества вещества изменяет его массу и частоту колебаний. Зная плотность вещества, нетрудно перейти к толщине покрытия. [c.154]

Источником ультразвука для технического применения обычно служат кристаллы кварца, турмалина, титаната бария и др., обладаюш ие пьезоэлектрическими свойствами, или металлические стержни никеля, кобальта, железа, ряда сплавов, реализуемые в магнитострикционном методе получения ультразвука. [c.474]

Наконец, в приведенном выше рассмотрении не учитывалось влияние пьезоэлектрических свойств кристаллов, которое выражается в том, что волна упругой деформации в них может сопровождаться волной электрическою поля, а последнее, в свою очередь, вызывает дополнительные механические напрял<ения, что может повлиять на эффективную жесткость для соответствующей пьезоактивной волны, т. е. на скорость ее распространения. Пьезоэлектрическим эффектом обладают кристаллы, не имеющие центра симметрии, т. е. подавляющее большинство кристаллов [105, 10G]. Поскольку же пьезоэффект влияет иа результаты измерений люду-лей упр гости кристаллов ультразвуковыми методами, то на этом вопросе стой г коротко остановиться в отдельном заключительном параграфе, который можно рассматривать как приложение к последней главе дайной книги. [c.267]

В области изучения пьезоэлектрических свойств кристаллов и их различных применений советские учёные достигли выдающихся результатов. Особенно следует отметить работы акад. А. В. Шубникова по исследованиям кварца и сегнетовой соли, акад. И. В. Курчатова по изучению физических свойств сегнетовой соли, А. В. Шубникова, А. С. Шейна, П. В. Ананьева по техническим применениям сегнетовой соли. А. В. Шубникова и А. С. Шейна по новым типам пьезоэлектриков — так называемым пьезокристаллическим текстурам, Б. М. Вула по применению кристаллов титаната бария, Л. Я. Гутина и А. А. Харкевича по некоторым теоретическим вопросам применения сегнетовой соли в электроакустической аппаратуре. [c.182]

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]

В течение последующих 15 лет предпринимались попытки объяснить и на основе термодинамических принципов сформулировать теорию пьезоэлектричества. Это в полной мере удалось Фойгту в работе [4], впервые опубликованной в 1894 г. Однако прошло свыше 20 лет, прежде чем пьезоэлектрическое явление получило практическое применение. В 1917 г. Ланже-вен при создании гидролокатора для возбуждения ультразвуковых волн в морской воде использовал пьезоэлектрические свойства кварцевых пластин [5]. Четыре года спустя Кэди опубликовал работу о пьезоэлектрических резонаторах [6], а затем независимо друг от друга Кэди и Пирс [7] применили пьезоэлектрические резонаторы для стабилизации частоты высокочастотных генераторов. После этого пьезоэлектрические резонаторы стали самым распространенным элементом, использующим пьезоэлектрические свойства кристаллов. [c.8]

В предыдущем изпон ении мы не затрагивали тензорного характера переменных и коэффициентов уравнений пьезоэлектрического преобразователя, т. е. трактовали кристалл как изотропное тело. Между тем пьезоэлектрические свойства кристалла теснейшим образом связаны с его анизотропией, так как существо явлений пьезоэлектричества состоит в электрическом и механическом взаимодействиях элементов правильной кристаллической решетки. Поэтому необходимо уточнить предшествующие выводы, составив уравнения преобразователя в тензорной форме, а затем специализировать эти уравнения для конкретных типов кристаллов, опираясь на свойства их симметрии. [c.105]

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]

Пьезоэлектрические преобразователи давления. Действие пьезоэлектрических преобразователей основано на использовании пьезоэлектрического эффекта, имеющего место у некоторых кристаллов (кварца, турмалина, титаната бария и др.) при их деформации на их поверхности появляются электростатические заряды. В приборах давления в качестве пьезоэлектрического преобразователя обычно используется кварц (810г). Кварц негигроскопичен, обладает достаточной механической прочностью, имеет хорошие изоляционные свойства, и, что не менее важно, его пьезоэлектрические свойства практически не зависят от температуры в пределах от 20 до 400 °С. [c.161]

Известно более 500 различных типов кристаллов, и большинство из них обладают пьезоэлектрическими свойствами. Наиболее известен широко используемый в практике кварц, так как он пригоден для прецизионного контроля частот в передаюш жх, контролирующих и нрини-маюш,их цепях, а также для создания высокоселективных схем. Наибольшее применение пьезоэлектрические кристаллы нашли в преобразователях или акселерометрах. [c.409]

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]

Применяется в основном в виде соединений РЬС1 ионные кристаллы применяются в полупроводниковой технике для изготовления элементов термисторов и пьеэоэлементов, благодаря способности к электронной фотопроводимости под влиянием облучения рентгеновскими лучами или потоком электронов. Галоидные соединения Rb используются в производстве специальных электронно-лучевых трубок благодаря своей способности к поглощению в возбужденном состоянии определенной части спектра. НЬ 04 (сульфат рубидия) — перспективен как полупроводниковый материал. НЬНгР04 (однозамещенный фосфат рубидия), обладающий пьезоэлектрическими свойствами, применяется для изготовления пьезоэлементов диэлектрических усилителей и деталей современных счетных машин. Соединения рубидия применяются в люминофорах, электронно-лучевых и других трубках. Соли рубидия в основном применяются для изготовления фотокатодов благодаря легкой ионизации атомов рубидия под действием волн света. Является перспективным материалом для настоящей цели, способным оттеснить цезий. Рубидиевые фотокатоды применяются и в фотоэлементах и фотоэлектронных умножителях [c.349]

Это прежде всего двойные соединения, которые кристаллизуются в тетраэдрально-координированные структуры кубического сфалерита и гексагонального вюрцита и, которые, являясь простейшими кристаллами, не имеют центра симметрии, а следовательно, потенциально обладают пьезоэлектрическими свойствами. К этой группе относятся полупроводниковые кристаллы типа А В такие, как Сс15, Сс15е, Хп5, ХпО и т. д. Помимо высоких пьезоэлектрических свойств данных монокристаллов, к их достоинствам следует отнести устойчивость к действию повышенных температур и достаточно хорошие диэлектрические [c.325]

В настоящее время наиболее интенсивные работы проводятся на монокристаллах СбЗ. Вызвано это, с одной стороны, высокими пьезоэлектрическими свойствами данного кристалла по сравнению со всеми прочими кристаллами группы А В ( 33 = 10,32 X X 10" ( 55 = 5,18 10" ) [74], а с другой стороны, возможностью использовать кристаллы С(35 для усиления ультразвуковых волн [75] и построения как активных линий задержки, так и усилителей радиочастотного сигнала с двойным преобразованием. Поэтому использование в этих системах и преобразователей, и звукопро-вода из сульфида кадмия упрощает задачу их акустического согласования, что позволяет построить систему более широкополосную с меньшим отношением сигнала к шуму, который вызывается нежелательными отражениями ультразвуковых волн от торцевых граней звукопровода. Кроме того, использование преобразователей такого типа в интегральных схемах позволяет значительно упростить конструкцию указанных устройств. [c.326]

Необходимо указать, что сильная изменчивость электрических свойств кристалла сегнетовой соли была основной причиной, тормозящей развитие пьезоэлектрических профилометров. В связи с этим внимание конструкторов сосредоточилось на создании пьезоэлектрического профилометра для сравнительных измерений. Были разработаны аналогичные приборы нескольких конструкций (Трентини, МАИ). Опробование немецких профилометров Трентини во Всесоюзном научно-исследовательском институте Комитета стандартов, мер и измерительных приборов-показало очень низкий уровень их метрологических параметров. Приборы имели плохую частотную характеристику, были громоздки и тяжелы. [c.83]

В пьезоэлектрическом динамометре используется пьезоэлектрическое свойство некоторых минералов (определенным образом ориентированный кристалл кварца, титанат бария и др.), состоящее в том, что при сжатии между верхней и нижней обкладками кварцедержателя возникает разность потенциалов, пропорциональная силе сжатия. Схемы измерений этой разности потенциалов могут быть различными. [c.343]

Органический полимер полипараксилилен удачно сочетает в себе ряд свойств, которые необходимы для использования в модуляторе ПРОМ. Он имеет вакуумную технологию нанесения, позволяющую получать тонкие однородные слои, хорошую адгезию к поверхности кристалла, прозрачен в широкой области спектра, имеет высокое пробивное напряжение и малые диэлектрические потери, эластичен, что важно, так как из-за пьезоэлектрических свойств во время работы модулятора кристаллическая пластина деформируется. К недостаткам этого диэлектрика можно отнести невысокую устойчивость к ультрафиолетовому освещению и воздействию паров воды, которые уменьшают пробивное напряжение [8.10]. [c.162]

Кристаллические решетки из атомов одного типа. Пьезоэлектрические свойства обнаружены в гексагональных кристаллах селена и теллура [19]. Эти кристаллы обладают также сильной оптической нелинейностью в ИК-диапазоие, которая сочетается с высокими оптической активностью и акустооптической эффективностью. Ограничивающими характеристиками являются плохие теплофизические свойства и интенсивное поглощение на несобственных носителях. Ожидается проявление пьезо-, пироэлектрических свойств в кристаллах гексагональной модификации алмаза-лонсдэйлита [22], [c.38]

В диэлектрических кристаллах весь.ма общие механизмы индуцированной поляризации, перечисленные ранее в связи с рнс. 3.1, могут быть конкретизированы (рнс. 3.10). При этом упругое смещение структурных единиц кристалла обусловливает оптическую, инфракрасную и электромеханическую поляризации. Их объединяет упругая возвращающая сила, которая возникает как отклик на поляризующее внешнее воздействие и приводит (в соответствии с моделью дисперсионного осциллятора, см. 3.3) к резонансной дисперсии диэлектрического вклада (рис. 3.11). Наиболее высокочастотной при этом является дисперсия оптического вклада Дбопт, а самой низкочастотной — дисперсия электромеханического (пьезоэлектрического) вклада Аелм, частота и затухание которого зависят не только от электрических и упругих свойств кристалла, но и от его геометрических размеров, формы и контактов с окружающей средой. [c.82]

На примере одного из структурных типов — эвлитииа — целесообразно проследить, как многообразие возможных замещений позволяет управлять свойствами кристалла за счет вариации заселения узлов решетки при сохранении осиовиого структурного мотива. Структура прототипа Bi,4Si30i2—Bi4(Si04)s характеризуется умеренным пьезоэлектрическим и электрооптическим эффек- [c.260]

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]

Рассмотренные в начале параграфа 3.11 соотношения относятся к такому случаю, при котором вид деформации пьезокристалла и вид механического напряжения заранее выбраны и считается, что они скалярно связаны между собой модулем упругости. Точно так же заранее выбран вид пьезоэффекта и вид электрической поляризации этого пьезокристалла. Между тем известно, что даже в изотропном упругом теле приложение усилий в одном на-правлении вызывает дефордтации не только в этом же направлении, но и в перпендикулярных ему. В анизотропном теле — в кристалле — упругие свойства еще более сложны связь между напряжениями и возникающими деформациями зависит еще от ориентации приложенных напряжений или деформаций относительна кристаллической решетки кристалла. Так как структура кристал-лической решетки внешне проявляется в виде определенного вида симметрии кристалла — наличия осей симметрии, — то формально можно считать, что величина и направление деформации кристалла зависят от направления приложения усилий по отношению к осям симметрии кристалла. Пьезоэлектрические и диэлектрические свойства кристаллов также оказываются зависящими от ориента> ции по отношению к осям симметрии. [c.87]

Исследовано большое число кристаллических веществ, обладающих пьезоэлектрическими свойствами. Отличите 1ьным свойством кристаллов является их симметричная форма. Все существующие виды симметрии кристаллических форм поддаются определенной классификации, основанной на признаках или, как их называют, этементах симметрии. Элементами симметрии являются [c.92]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...