壓電效應:某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí),內部會(huì )產(chǎn)生極化現象,同時(shí)在它的兩個(gè)相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉后,它又會(huì )恢復到不帶電的狀態(tài),這種現象稱(chēng)為正壓電效應。當作用力的方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變。
相反,當在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng),這些電介質(zhì)也會(huì )發(fā)生變形,電場(chǎng)去掉后,電介質(zhì)的變形隨之消失,這種現象稱(chēng)為逆壓電效應,或稱(chēng)為電致伸縮現象。依據電介質(zhì)壓電效應研制的一類(lèi)傳感器稱(chēng)為為壓電傳感器。
并非的陶瓷都具有壓電效應。作為壓電陶瓷的原材料,在晶體結構上一定是不具有對稱(chēng)中心的晶體,如氧化鉛、氧化鋯、氧化鈦、碳酸鋇、氧化鈮、氧化鎂、氧化鋅等。將這些原材料在高溫下致密燒結,制成陶瓷,并將制好的陶瓷在直流高壓電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理,才能成為壓電陶瓷。
常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷等。
壓電陶瓷的應用范圍非常廣泛,而且與人類(lèi)的生活密切相關(guān)。其應用大致可歸納為以下四方面:
(1)能量轉換。壓電陶瓷可以將機械能轉換為電能,故可用于制造壓電打火機、壓電點(diǎn)火機、移動(dòng)X(jué)光機電源等。用壓電陶瓷也可以把電能轉換為超聲振動(dòng),用于探尋水下魚(yú)群,對金屬進(jìn)行無(wú)損探傷,以及超聲清洗、超聲醫療等。
(2)傳感。用壓電陶瓷制成的傳感器可用來(lái)檢測微弱的機械振動(dòng)并將其轉換為電信號,可應用于聲納系統、氣象探測、遙感遙測、環(huán)境保護、家用電器等。
(3)驅動(dòng)。壓電驅動(dòng)器是利用壓電陶瓷的逆壓電效應產(chǎn)生形變,以精que地控制位移,可用于精密儀器與精密機械、微電子技術(shù)、光纖技術(shù)及生物工程等領(lǐng)域。
(4)頻率控制。壓電陶瓷還可以用來(lái)制造各種濾波器和諧振器。在收音機的電子線(xiàn)路中,振蕩器和濾波器是*的重要部件。壓電陶瓷用完成振蕩、濾波功能。
壓電地震儀
地震震源一般在地殼內比較深的地方。從震源開(kāi)始,震動(dòng)不斷向四面八方傳播。震動(dòng)是一種機械波,當地震儀中的壓電陶瓷受到機械波的作用后,按照正壓電效應,就會(huì )感應出一定強度的電信號,這些信號可以在屏幕上顯示或是以其他形式表現出來(lái)。
由于壓電陶瓷的壓電效應非常靈敏,能精que測出幾達因的力的變化,甚至可以檢測到十多米外昆蟲(chóng)拍打翅膀引起的空氣擾動(dòng),所以壓電地震儀能精que地測出地震的強度。由于壓電陶瓷能測定聲波的傳播方向,故壓電地震儀還能指示出地震的方位和距離??梢院敛豢鋸埖卣f(shuō),壓電陶瓷在地震預報方面大顯了身手。
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