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    壓電效應原理

    更新時間: 2019-11-11
       壓電效應:某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時,其內部會產生極化現象,同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉后,它又會恢復到不帶電的狀態,這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時,電荷的極性也隨之改變。相反,當在電介質的極化方向上施加電場,這些電介質也會發生變形,電場去掉后,電介質的變形隨之消失,這種現象稱為逆壓電效應。依據電介質壓電效應研制的一類傳感器稱為壓電傳感器。

      壓電體受到外機械力作用而發生電極化,并導致壓電體兩端表面內出現符號相反的束縛電荷,其電荷密度與外機械力成正比,這種現象稱為正壓電效應。 壓電體受到外電場作用而發生形變,其形變量與外電場強度成正比,這種現象稱為逆壓電效應。 具有正壓電效應的固體,也必定具有逆壓電效應,反之亦然。 正壓電效應和逆壓電效應總稱為壓電效應。晶體是否具有壓電效應,是由晶體結構的對稱性所決定的。

      壓電效應的原理是,如果對壓電材料施加壓力,它便會產生電位差(稱之為正壓電效應),反之施加電壓,則產生機械應力(稱為逆壓電效應)。如果壓力是一種高頻震動,則產生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時,則產生高頻聲信號(機械震動),這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說,壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能,這種相互對應的關系確實非常有意思。

      壓電材料可以因機械變形產生電場,也可以因電場作用產生機械變形,這種固有的機電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如,壓電材料已被用來制作智能結構,此類結構除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能,在未來的飛行器設計中占有重要的地位。

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