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什么是压电器件?

发布时间:2012-12-16

压电器件的简介

压电器件是利用材料的压电效应(见石英晶体)制成的器件。大多数压电器件的结构由电极、压电片、支架和外壳组成。其中压电片可以是圆片、长条片、棒、圆柱等形状。压电器件的应用范围很广。当电信号频率接近压电片的固有频率时,压电器件靠逆压电效应产生机械谐振,谐振频率主要决定于压电片的尺寸和形状。 如果频率温度特性也满足要求,即可用来进行稳频、选频和计时。利用这种谐振来产生声波,就构成超声换能器。利用谐振频率随温度或压力而变化的特点,还可制成精度很高的测温计和测力计。在非谐振状态下,利用它的逆压电效应可制成微位移器,利用它的正压电效应又可制成压电引燃和引爆器件。


压电器件

压电器件的品种繁多。按其使用的材料则可分成压电晶体器件、压电陶瓷器件。压电晶体器件包括石英谐振器、晶体振荡器和晶体滤波器。

压电陶瓷器件主要陶瓷变压器、压电陀螺和陶瓷滤波器等。

陶瓷变压器

根据陶瓷片的压电效应和谐振特性来实现电压变换的器件。陶瓷变压器有多种结构形式,但常用的为横向-纵向变压器。陶瓷片左半部分上下面被覆电极,并沿厚度方向极化,作为输入端,称驱动部分;右半部分的端面被覆电极,并沿长度方向极化,作为输出端,称发电部分。与一般线绕变压器相比,陶瓷变压器的最大特点是适宜在高电压、小电流下应用,故可作为雷达指示管和电视机显像管的高压电源,以及电子复印机、静电集尘机和红外变像管等的高压电源。

压电陶瓷器件还有许多种类,应用于各个领域。利用陶瓷的高机电耦合效应、高介电常数和高Q值等特点而设计的压电陶瓷测量器件,能方便地测量以往用其他方法难以测量的参数。例如,可以测量铁道枕木所受的压力、油断路器内的压力、冲击波管内的压力、煤矿坑道支架所受的压力等,也可以测量像继电器的触点和人的脉搏等微小压力。它既能测量动态力也能测量静态力,而且测量范围和精度都比较高。在陶瓷片上附加质量负载,就可制成加速度计。这种加速度计再附以积分电路就可构成振动计,用它可以测量地壳和建筑物的低频振动。在陶瓷圆管上粘接喇叭型金属块,使其振幅增大,可用来测定金属的磨损和进行疲劳试验以及测量薄膜的粘接强度等。此外,压电陶瓷超声换能器在水声和医疗等领域中的应用也日益增多。

压电器件的发展方向

①改进压电器件的温度稳定性;

②改善蜂鸣器和送受话器的音质,以适应计算机、自动售货机、电子翻译机等设备的人-机对话的需要;

③探索模拟生物功能的高分子压电器件。

压电器件在传感器中的应用


 
压电器件在传感器中的应用非常广泛,我们只列举下面两种情况:

一、压电式压力传感器 压电式压力传感器可以测量各种压力,如车轮通过枕木时的强压力,继电器触点压力和人体脉搏的微小压力等,用的最多的是在汽车上测量气压、发动机内部燃烧压力和真空度。

 二、压电式加速度传感器(剪切式)

压电式加速度传感器应用广泛, 分压缩式和剪切式两种形式,它们共同的特点都是通过建立起加速度 与输出电荷间的正比关系,由电荷的测量逆推出准确的加速度数值。
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