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什么是压电陶瓷?
发布时间:2011-12-27 阅读量:1385 来源:我爱方案网 作者:

压电陶瓷定义

压电陶瓷可以将微弱的机械振动转换成电信号,具备这种功能的原因在于它本身具有敏感的特性,而这种特性可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是毁灭性的灾害,而且震源始于地壳深处,以前很难预测,使人类陷入了无计可施的尴尬境地。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动,用它来制作压电地震仪,能精确地测出地震强度,指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。

压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小,最多不超过本身尺寸的千万分之一,别小看这微小的变化,基于这个原理制做的精确控制机构--压电驱动器,对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。   谐振器、滤波器等频率控制装置,是决定通信设备性能的关键器件,压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好,精度高及适用频率范围宽,而且体积小、不吸潮、寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性,使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。

压电陶瓷的原理
  
我们来看一种新型自行车减震控制器,一般的减振器难以达到平稳的效果,而这种ACX减震控制器,通过使用压电材料,首次提供了连续可变的减震功能。一个传感器以每秒50次的速率监测冲击活塞的运动,如果活塞快速动作,一般是由于行驶在不平地面而造成的快速冲击,这时需要启动最大的减震功能;如果活塞运动较慢,则表示路面平坦,只需动用较弱的减震功能。

综上所述:压电陶瓷就是矢量转换材料 力--->电 电--->力

1次力电转化,典型应用:压电点火,称量传感

1次电力转换:制动器,执行器 电-->力--->形变--->振动----声波-->电声-->超声等 形变--->位移-->检测 电->力-->电,压电变压器等等~ 

可以说,压电陶瓷虽然是新材料,却颇具平民性。它用于高科技,但更多地是在生活中为人们服务,创造美好的生活。

目前,压电陶瓷的主要原料还包括铅等有毒物质。下一阶段,无铅压电陶瓷和低温压电陶瓷将是发展的方向。

压电陶瓷的分类

那什么才是好的压电陶瓷呢?那要看以什么标准去划分。以是否含铅为标准,那现在所应用的极大部分都含铅,不含铅的压电陶瓷在性能指标上还不能达到广泛的实用化。以性能指标为标准,固然那些性能极差的压电陶瓷是坏陶瓷,但现在市面上或生产压电陶瓷的厂家出厂的压电陶瓷都应该是自认为合格的产品,我认为虽说都合格,但各自的性能标准不同,所以也不能说谁的好,谁的坏,另外压电陶瓷有很多参数指标,这些指标只能达到一个平衡,有时过份追求某一个指标从而牺牲了其他指标,这也不是好事。实践是检验真理的标准,我认为使用者适用即为好,不适用即为坏。

压电陶瓷的用途列举

1、声音转换器 声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂鸣器就是电流通过压电陶瓷的压电效应产生振动,而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制,可产生不同频率的振动,从而发出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡,就是通过压电效应把机械振动转换为交流电信号。

2、压电引爆器 自从第一次世界大战中英军发明了坦克,并首次在法国索姆河的战斗中使用而重创了德军后,坦克在多次战斗中大显身手。然而到了20世纪六七十年代,由于反坦克武器的发明,坦克失去了昔日的辉煌。反坦克炮发射出的穿甲弹接触坦克,就会马上爆炸,把坦克炸得粉碎。这是因为弹头上装有压电陶瓷,它能把相碰时的强大机械力转变为瞬间高电压,爆发火花而引爆炸药。  

3、压电打火机 现在煤气灶上用的一种新式电子打火机,就是利用压电陶瓷制成的。只要用手指压一下打火按钮,打火机上的压电陶瓷就能产生高电压,形成电火花而点燃煤气,可以长久使用。所以压电打火机不仅使用方便,安全可靠,而且寿命长,例如一种钛铅酸铅压电陶瓷制成的打火机可使用100万次以上。
 
压电陶瓷与压电单晶材料的比较

与压电单晶材料相比,压电陶瓷的特点是制造容易,可做成各种形状;可任意选择极化轴方向;易于改变瓷料的组分而得到具有各种性能的瓷料;成本低,适于大量生产。但由于是多晶材料,所以使用频率受到限制。目前最常用的压电陶瓷有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、三元系压电陶瓷、透明铁电陶瓷以及铌酸盐系陶瓷等。

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