压电效应:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。
正压电效应:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。
逆压电效应:对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。
压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。压电晶体是各向异性的,并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应,但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。
压电效应仅存在于无对称中心的晶体中。而电致伸缩效应对所有的电介质均存在,不论是非晶体物质,还是晶体物质,不论是中心对称性的晶体,还是极性晶体。
压电陶瓷是功能陶瓷中应用极广的一种。其实它是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时,哪怕这种压力微小得像声波振动那样小,都会产生压缩或伸长等形状变化,引起介质表面带电,这是正压电效应。 日常生活中很多人使用的“电子打火机”和煤气灶上的电子点火器,就是压电陶瓷的一种应用。点火器就是利用压电陶瓷的压电特性,向其上施加力,使之产生十几kV的高电压,从而产生火花放电,达到点火的目的。
压电陶瓷实际上是一种经过极化处理的、具有压电效应的铁电陶瓷。陶瓷滤波器和陶瓷鉴频器,电声换能器,水声换能器,声表的波器件,电光器件,红外探测器件和压电陀螺等,都是压电陶瓷在现代电子技术中的应用。
压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,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。
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