壓電陶瓷對我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)很熟悉了,它是一種能夠將機械能和電能互相轉換的信息功能陶瓷材料,壓電陶瓷除具有壓電性外,還具有介電性、彈性等,已被廣泛應用于醫學(xué)成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等。
除了應用于高科技領(lǐng)域,壓電陶瓷在日常生活中應用也不少。例如,我們身邊抽煙的朋友不少,一般情況下會(huì )兜里都會(huì )裝個(gè)打火ji,現在常用的打火Ji大多數都是由壓電陶瓷通過(guò)尖duan放電點(diǎn)燃的。
下圖是打火ji的點(diǎn)火裝置實(shí)物圖和結構示意圖,我們看到它里面用到了兩粒柱狀壓電陶瓷。當我們按壓打火按鈕時(shí),彈簧會(huì )推動(dòng)一個(gè)重錘打擊壓電陶瓷柱,產(chǎn)生一數千伏的高壓火花,點(diǎn)燃可燃氣體。
壓電陶瓷的應用壓電陶瓷的應用十分廣泛。大體說(shuō)來(lái),可分為頻率控制、換能傳感和光電器件等方面。
壓電陶瓷頻率控制器件
壓電頻率控制器件有濾波器、諧振器和延遲線(xiàn)等,這類(lèi)器件使用于道倍機、微機、彩電延遲電路等中。壓電陶瓷片(壓電振子)在外加交變電壓作用下,會(huì )產(chǎn)生一定頻率的機械振動(dòng)。在一般情況下這種振動(dòng)的振幅很小,但是當所加電壓的頻率與壓電振子的固有機械振動(dòng)頻率相同時(shí)會(huì )引起共振,振幅大大增加。這時(shí),交變電場(chǎng)通過(guò)逆壓電效應產(chǎn)生應變,而應變又通過(guò)正壓電效應產(chǎn)生電流,電能和機械能最大限度地互相轉換,形成振蕩。利用壓電振子這一特點(diǎn),可以制造各種濾波器、諧振器等,其頻率穩定性好,精度高,適用頻率范圍寬,體積小,不吸潮,壽命長(cháng),特別是在多路通信設備中能提高抗干擾性,所以目前已取代了相當大一部份電磁振蕩器和濾波器,而且這一趨勢還在不斷發(fā)展中。
壓電換能器
壓電換能器是利用壓電陶瓷的壓電效應和逆壓電效應實(shí)現電能和聲能的相互轉化。壓電超聲換能器就是其中的一種,它是水下發(fā)射和接收超聲波的水聲器件。處于水中的壓電換能器在聲波的作用下,換能器兩端會(huì )感應出電荷來(lái),這就是聲波接收器;若在壓電陶瓷片上施加一個(gè)交變電場(chǎng),陶瓷片就會(huì )時(shí)而變薄時(shí)而變厚,同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng),發(fā)射聲波,這就是超聲波發(fā)射器。壓電換能器在工業(yè)中還被廣泛用作水中導航、海洋探測、精密測量、超聲清洗、固體探傷以及醫學(xué)成像、超聲診斷、超聲疾病治療等方面。當今壓電超聲換能器的另一個(gè)應用的領(lǐng)域是遙測和遙控系統,其具體應用實(shí)例主要有:壓電陶瓷蜂鳴器、壓電點(diǎn)火器、超聲顯微鏡等。
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