Analyse der piezoelektrischen Keramikleistungsparameter

(2)Die Polarisation vonPiezo -Röhrenwandlergeht von einem isotropen Polykristall voraus, der die gleiche dielektrische Konstante entlang der Anweisungen von 1 (x), 2 (y) und 3 (z) aufweist, dh nur eine dielektrische Konstante. Nach der Polarisationsbehandlung wird aufgrund der in der Polarisationsrichtung erzeugten Restpolarisation ein anisotropes Polykristall gebildet. Zu diesem Zeitpunkt unterscheiden sich die dielektrischen Eigenschaften in der Polarisationsrichtung von denen in den beiden anderen Richtungen. Sei die Polarisationsrichtung der Keramik in 3 Richtung: ε11 = ε22 ≠ ε 33. Die polarisierte piezoelektrische Keramik hat zwei dielektrische Konstanten ε11 und ε33. Aufgrund der piezoelektrischen Wirkung der piezoelektrischen Keramik unterscheiden sich die messenden dielektrischen Konstanten der Proben unter verschiedenen mechanischen Bedingungen. Unter mechanisch freien Bedingungen wird die gemessene dielektrische Konstante als freie dielektrische Konstante bezeichnet, und in εt repräsentiert die obere Ecke T den mechanischen freien Zustand. Unter mechanischen Klemmbedingungen wird die Messdielektrizitätskonstante als klemmende Dielektrizitätskonstante bezeichnet, die als εs ausgedrückt wird, und die obere Referenz S ist die mechanische Klemmungsbedingung. Da unter den mechanischen Bedingungen ein zusätzliches elektrisches Feld erzeugt wird und unter mechanischen Klemmbedingungen keine solche Wirkung gibt, sind die Werte der dielektrischen Konstanten unter den beiden Bedingungen unterschiedlich. Nach dem oben genannten Angaben hat das in den drei Richtungen polarisierte piezoelektrische Keramik vier dielektrische Konstanten, nämlich ε11t, ε33t, ε11s, ε11s.

(3) dielektrischer Verlust
Dielektrischer Verlust vonUnterwasserpiezoceramic -Wandlerist einer der wichtigen Qualitätsindikatoren für jedes dielektrische Material einschließlich piezoelektrischer Keramik. Unter einem abwechselnden elektrischen Feld wird die Ladung im Medium angesammelt: Einer ist der aktive Teil (in Phase), der durch den Leitfähigkeitsprozess verursacht wird; und das andere ist der reaktive Teil (heterogen), der durch den Relaxationsprozess des Mediums verursacht wird. Das Verhältnis der außerphasigen Komponente zur In-Phasenkomponente des dielektrischen Verlust , ω ist die Winkelfrequenz des alternierenden elektrischen Feldes, und R ist der Verlustwiderstand, C ist dielektrischer Kondensator. Aus der Formel (1-4) ist ersichtlich, dass das Tan δ auch groß ist, wenn der IR groß ist; Die IR -Stunde tan δ ist ebenfalls klein. Der dielektrische Verlust, der normalerweise durch Tan δ exprimiert wird, wird als dielektrischer Verlust -Tangente oder Verlustfaktor bezeichnet oder dielektrischer Verlust genannt. Der Verlust von Dielektrikum in einem elektrostatischen Feld wird aus dem Leitfähigkeitsprozess im Medium abgeleitet. Der dielektrische Verlust in einem alternierenden elektrischen Feld wird aus dem dielektrischen Verlust abgeleitet, der durch den Leitfähigkeitsprozess und die Polarisationsrelaxation verursacht wird. Darüber hinaus hängt der dielektrische Verlust der ferroelektrischen piezoelektrischen Keramik auch mit dem Bewegungsprozess von Domänenwänden zusammen, aber die Situation ist komplizierter.

Piezoelektrische Keramik sind ein Elastomer im Bereich der elastischen Grenzen, die Spannung sollte proportional sein. Sei die Spannung t, die auf das piezoelektrische Keramikblatt mit dem Querschnittsbereich A angewendet wird, und der von S. nach HOOKE-Gesetz erzeugte Stamm, die Beziehung zwischen der Spannung T und dem Stamm S lautet wie folgt, wobei S die ist elastische Glättekonstante. Das Gerät ist M2/N; C ist die elastische Steifigkeitskonstante in N/m2. Jedes Material ist jedoch dreidimensional, dh, wenn Spannung in Längsrichtung angewendet wird, wird nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in der Breite und der Dickungsrichtungen erzeugt. Es gibt ein dünnes Stück wie gezeigt, dessen Länge in eine Richtung ist und die Breite in zwei Richtungen. Durch das Auftragen der Spannung T1 in Richtung 1 führt das Blatt dazu, dass der Stamm S1 in 1 Richtung und den Stamm S2 in Richtung 2 erzeugt wird, und es ist nicht schwierig, den S1 = S11t1 aus der Gleichung (1-5) zu erhalten. S2 = S12T1. Die obigen zwei elastischen Konformitätskonstanten S11 im Vergleich zu S12.

(5) piezoelektrische Konstante

Für einen typischen Feststoff verursacht der Spannung t nur einen proportionalen Stamm s vonPZT -Piezoelektrikum, was durch den elastischen Modul verwandt ist, das heißt t = ys; Die piezoelektrische Keramik hat Piezoelektrizität, dh eine zusätzliche Ladung kann erzeugt werden, wenn Spannung angewendet wird. Die erzeugte Ladung ist proportional zur angewendeten Spannung. Für Druck und Spannung ist das Vorzeichen entgegengesetzt. Die dielektrische Verschiebung D (Ladebereich) und Spannung T (Kraftfläche) werden wie folgt ausgedrückt: d = q/a = dt, wobei sich D in Coulomb/Newton (C/N) befindet. Dies ist der positive piezoelektrische Effekt. Es gibt auch einen umgekehrten piezoelektrischen Effekt, der bei Anwendung eines elektrischen Feldes eine proportionale Dehnung erzeugt und die resultierende Dehnung entweder erweitert oder abhängig von der Polarisationsrichtung der Probe ausgeweitet wird. In der Formel S = die Einheit von D. ist Meter/Volt (m/v). Die Proportionalitätskonstante D in den beiden beiden Gleichungen wird als piezoelektrische Dehnungskonstante bezeichnet. Für positive und inverse piezoelektrische Effekte ist D numerisch gleich,

(6) Frequenzkonstante: