Характеристики пьезокерамики и пьезоэффекта
Керамика, имеющая" пьезоэлектрический эффект" на ультразвуковых преобразователях называют пьезокерамикой. Пьезоэлектрическая керамика обычно образуется в результате химических реакций между несколькими окислителями или соединениями угольной кислоты в процессе спекания. Процесс изготовления такой же, как и у обычной электронной керамики.
Пьезоэлектрическая керамика является предпочтительным выбором для изготовления ультразвуковых преобразователей из-за их высокой физической прочности, химической инертности и относительно дешевых производственных затрат. Пьезоэлектрическая керамика может использоваться для изготовления таких предметов, как ультразвуковые преобразователи, керамические конденсаторы, датчики и исполнительные механизмы.
Характеристики пьезокерамики
Пьезоэлектрическая керамика - это пьезоэлектрические материалы, созданные человеком. Пьезоэлектрические материалы - это материалы, которые могут генерировать электричество из-за механического напряжения. При приложении напряжения пьезоэлектрический материал деформируется. Все пьезоэлектрические материалы непроводящие, чтобы создавать пьезоэлектрический эффект и работать.
Пьезоэлектрическая керамика генерирует напряжение, соответствующее приложенному механическому напряжению. Обычно используется в качестве сборщика энергии, газового воспламенителя и датчика для определения давления, ускорения и угловой скорости.
Пьезоэлектрическая керамика генерирует смещение, соответствующее приложенному напряжению. Это обычно используется для линейных приводов, таких как пьезоэлектрические форсунки, нанопозиционирование и антивибрационные системы. По сравнению с электронными и гидравлическими приводами пьезокерамика обладает такими преимуществами, как быстрый отклик, высокое давление и точный рабочий резонанс.
Пьезоэлектрическая керамика имеет собственные колебания формы и размера. При приложении электрического поля определенной частоты (называемой резонансной частотой) пьезоэлектрическая керамика будет вибрировать с большой амплитудой, показывая, таким образом, максимальный ток. Эта функция используется в ультразвуковых вибраторах, таких как стиральные машины, увлажнители, гидролокаторы, фильтры электрических сигналов и ультразвуковые двигатели.
Пьезоэлектрические керамические материалы
Такие материалы, как титанат бария, титанат цирконата свинца и ниобат лития, являются основным сырьем для изготовления пьезокерамики. Это некоторые синтетические материалы, и было доказано, что они обладают большей производительностью по выработке электроэнергии, чем большинство природных материалов. Цирконат-титанат свинца (PZT) является наиболее распространенным сырьем для изготовления пьезокерамики. Он сделан и производится из двух химических элементов (при высоких температурах), свинца и циркония.
Пьезоэлектрический керамический лист для преобразователя
Керамика PZT имеет более высокую чувствительность и более высокую рабочую температуру, чем другая пьезокерамика. Отличительной особенностью PZT является его большая пьезоэлектричество. PZT имеет кристаллическую структуру типа перовскита, которая подходит для реализации большого пьезоэлектричества. Кроме того, функции можно улучшить за счет оптимизации компонентов.
Пьезоэлектрический эффект
Кристаллы неправильной формы собираются вместе как пьезоэлектрические материалы. Структура этих кристаллов несимметрична, но они все же находятся в электрически нейтральном балансе. Однако, как только к этим пьезоэлектрическим кристаллам будет приложено механическое давление, их структура будет деформирована, и атомы будут выталкиваться с образованием кристаллов, которые могут проводить ток. Если вы используете тот же пьезоэлектрический кристалл и подаете на него электрический ток, кристалл будет расширяться и сжиматься, тем самым преобразовывая электрическую энергию в механическую.
Пьезоэлектрическая керамика представляет собой пьезоэлектрические материалы и имеет" пьезоэлектрический эффект" что обычно есть у пьезоэлектрических материалов. Пьезоэлектрический эффект вызван линейным электромеханическим взаимодействием между механическим и электрическим состоянием кристаллического материала. Пьезоэлектрический эффект делится на прямой пьезоэлектрический и обратный пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектрический эффект обратим. Когда на него действует крошечная внешняя сила, он может превратить механическую энергию в электрическую. После подачи переменного напряжения между группами пьезоэлектрических керамических листов электрическая энергия будет преобразована в механическую.
Прямой пьезоэлектрический эффект
Прямой пьезоэлектрический эффект вызывается прямым воздействием на материал нагрузки. Это происходит, когда две металлические пластины обычно используются для приложения давления к пьезоэлектрическому материалу (например, кристаллу или керамике). Просто поместив пьезоэлектрический кристалл между двумя металлическими пластинами, в это время материал находится в идеальном равновесии и не проводит ток. Когда металлическая пластина прикладывает механическое давление к материалу, когда кристалл нарушается давлением или другими напряжениями, дисбаланс заряда вызовет разницу. На противоположных сторонах поверхности кристалла появляются избыточные отрицательные и положительные заряды. Металлическая пластина собирает эти заряды, которые можно использовать для генерации напряжения и передачи тока по цепи. Этот процесс представляет собой прямой пьезоэлектрический эффект.
Обратный пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектрический кристалл помещен между двумя металлическими пластинами, и структура кристалла идеально сбалансирована без каких-либо изменений. Когда к кристаллу прикладывается электрическая энергия, структура кристалла сужается и расширяется. По мере того, как кристаллическая структура расширяется и сжимается, она преобразует полученную электрическую энергию и высвобождает механическую энергию в виде звуковых волн. Ток заставляет атомы в материале колебаться взад и вперед. Этот процесс называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Обратный пьезоэлектрический эффект помогает разрабатывать устройства, генерирующие звуковые волны, такие как динамики и зуммеры.
В качестве основного элемента ультразвукового преобразователя пьезокерамика PZT-8 имеет более высокий коэффициент качества Qm, более высокую безопасную рабочую температуру (температура Кюри) и более низкие диэлектрические потери (tanδ). Это также гарантирует его высокую эффективность и стабильность электромеханического преобразования.
