Was ist das piezoelektrische Material und die piezoelektrische Struktur?

Piezoelektrisches Material ist ein spezielles dielektrisches Material mit piezoelektrischem Effekt und inverser piezoelektrischer Effekt. Der piezoelektrische Effekt ist das Merkmal einiger Piezo -Kristalle, die 1880 von den französischen P. curie- und J. Curie -Brüdern entdeckt wurden und Entladungsphänomen. Dieses Phänomen wird als positiver piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Ein elektrisches Feld, das gleich (oder entgegengesetzt) ​​für die Polarisation ist, verursacht zwei Effekte: eine inverse piezoelektrische Wirkung und ein elektrostriktiver Effekt. Der inverse piezoelektrische Effekt, dh das Dielektrikum, wird durch ein externes elektrisches Feld mechanisch deformiert, und die Größe des Dehnungsstamms ist proportional zur Größe des angelegten elektrischen Feldes und die Richtung hängt mit der Richtung des elektrischen Feldes zusammen. Der elektrostriktive Effekt, dh das dielektrische Feld derPZT Material Piezoelektrische KeramikErzeugen Sie die Dehnung aufgrund der induzierten Polarisation, und die Größe des Dehnungsstamms ist proportional zum Quadrat des elektrischen Feldes, das unabhängig von der Richtung des elektrischen Feldes ist. Der inverse piezoelektrische Effekt und der elektrostriktive Effekt sind im Wesentlichen das Ergebnis der Polarisation des dielektrischen Kristalls unter der Wirkung eines externen elektrischen Feldes, und das Gitter wird verzerrt, und das makroskopisch erscheint als mechanischer Dehnung.

Piezoelektrische Keramik sind piezoelektrische Keramik, die durch Mischen von Inhaltsstoffen, Sintern bei hoher Temperatur und eine piezoelektrische Montage nach einer festen Phasenreaktion zwischen den Partikeln erhalten werden. PZT -Material kann sowohl als Erfassungselement als auch als Antriebselement verwendet werden und mit anderen Materialien eingebettet werden, um ein Verbundmaterial zu bilden. Daher verfügt es über eine breite Palette von Anwendungen, wie z. B. Flugzeughandhabung an Flugzeugflügeln und in Schwingungssystemen. Aktive Kontrolle von Vibrationen und Rauschen für die strukturelle Gesundheitsüberwachung in Geräten.

2 PZT -Struktur

Nach der modernen Strukturdynamik -Theorie, wenn Schäden und Defekte in Geräten und Strukturen wie Rissen, losen Schrauben usw. auftreten die Struktur. Daher kann der Schadensgrad aufgrund der Änderung der mechanischen Impedanz quantitativ angegeben werden. Die mechanische dynamische Impedanz variiert jedoch von der Frequenz und ist durch herkömmliche Methoden schwer zu messen. Verwenden der selbstgetriebenen und selbstsensiblen Eigenschaften des piezoelektrischen Elements PZT-MaterialPiezo runde Discskann gleichzeitig als Antriebselement und Erfassungselement wirken, um die Struktur zu erregen, um die dynamische Reaktion der Struktur zu erhalten, wodurch eine Brücke zwischen mechanischen Eigenschaften und elektrischen Informationen, mechanische dynamische Impedanzinformationen, festgelegt wird. Änderungen können durch einfache gemessene elektrische Informationen reflektiert werden. Wenn eine bestimmte externe Spannung auf die Oberfläche des piezoelektrischen Keramikblatts aufgetragen wird, wird auf der Oberfläche des Strahls eine laterale Oberflächenkraft erzeugt. Diese Oberflächenkräfte fahren den Strahl, um unterschiedliche Schwingungen zu erzeugen (wenn die obere und untere PZT derselben Spannung ausgesetzt ist, vibriert der Strahl die Längsrichtung; wenn eine Rückspannung angewendet wird, wird der Strahl Biegeschwingungen unterzogen). Die Schwingung führt wiederum dazu, dass der Strahl sich verformt, und die Deformationseigenschaften können in Form von elektrischen Signalen durch die Erfassungseigenschaften der piezoelektrischen Keramikblätter reflektiert werden. Daher können die dynamischen Zulassungseigenschaften der auf der Struktur eingefügten piezoelektrischen Keramikblätter den Schadenszustand der Struktur widerspiegeln. Gemäß dem piezoelektrischen Kopplungseffekt und der Wechselwirkung zwischen PZT und der Struktur kann die Frequenzabhängigkeitsaufnahme (die gegenseitige Impedanz) erhalten werden. Wenn die Parameter und die Leistung des PZT konstant bleiben, bestimmt die strukturelle Impedanz den Wert des zweiten Terms eindeutig. Jede Änderung des piezoelektrischen Natriums entspricht strukturellen Schäden und Defekten, so dass strukturelle Schäden durch den Wert des piezoelektrischen Natriums identifiziert werden können.

Aufgrund des piezoelektrischen Effekts und des inversen piezoelektrischen Effekts des piezoelektrischen Elements hat das piezoelektrische Element doppelte Funktionen für das Fahren und Erkennen, und diese Funktion kann eine Online- und Echtzeit-Gesundheitsüberwachung der Struktur realisieren.

Ein Teil des PZT -Materials wird an die Stromquelle angeschlossen, die das Anregungssignal durch einen Kabel erzeugt, und ein Anregungssignal (Spannung oder Ladung) wird durch eine Spannung oder eine Ladungsantriebsstromquelle auf das PZT -Material angelegt, da das PZT -Material hat Eine inverse piezoelektrische Wirkung, dh eine Deformation, die unter der Wirkung eines elektrischen Feldes aufgrund des PZT -Materials auftritt wird deformiert oder zusammen bewegt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht die PZT einem Treiber und die Verformung wird durch Empfangen des Anregungssignals erzeugt. Oder trainieren, um das Grundmaterial zu fahren. Gleichzeitig wird ein PZT -Material auf das Basismaterial platziert und nicht an die Stromquelle angeschlossen, und diese Verformung oder Bewegung wird an das PZT -Material übertragen, wenn das Basismaterial deformiert oder bewegt wird. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts des PZT -Materials wird eine Ladung in der Ladung erzeugt und die Größe der Ladung variiert mit der Größe der Verformung oder Bewegung. Zu diesem Zeitpunkt entspricht das PZT -Material einem Sensor. Anschließend wird das Ausgangssignal des PZT-Sensors von der Messvorrichtung gemessen und gesammelt, und die Verformung oder Bewegung des Grundmaterials kann in Echtzeit und online reflektiert werden, wodurch die Überwachung der Struktur in Echtzeit und Online-Gesundheitszustand realisiert wird.