压电效应变压原理及实验装置

本文简述了压电陶瓷的压电特性．介绍了压电效应变压实验仪原理和测量方法。     

压电效应及其在家电中的应用

 压电效应及其理论解释1880年法国物理学家皮埃尔和雅各居里兄弟在实验中发现:当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时,晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷。科学家把这种现象叫做压电现象,具有压电现象的介质称为压电体。当压电体发生机械形变时,其极化强度发生变化,导致表面吸附的自由电荷随之而变。如果将两个表面装上电极并用导线接通,变化的自由电荷便从一个极板移至另一极板,形成电流。如果压电体上加交变电场,则压电体就会交替出现伸长和压缩,即发生机械振动。压电效应的解释:在离子性的晶体中,正、负离子有规则地交错配置,构成结晶点阵。     

严济慈与压电效应

 严济慈先生是中国现代物理学研究的开创人之一.他在压电晶体学、光谱学、地球物理学等诸多方面进行了卓有成效的工作,取得了许多重要的研究成果.压电晶体学是严济慈早年从事的研究工作.他对石英的压电效应及其反效应作了深入的研究和测量.在科学出版社1986年出版的《严济慈科学论文集》中,共收集了他在1927-1938年间的53篇论文,其中有17篇是论述石英在电场作用下的伸缩、光学性能的改变,空心和实心石英柱被扭曲起电和振荡现象的内容.从这些论文中可以看出严济慈对压电效应研究的独创性和精确性.     

极化电压对聚丙烯压电驻极体膜压电性能的影响

压电驻极体是具有压电效应的微孔结构空间电荷驻极体材料,其压电性能与材料的微结构和空间电荷密切相关.本文首先利用压缩气体膨化工艺对聚丙烯(PP)的微结构进行改性,然后利用接触极化方法,研究了极化电压与PP膜空间电荷密度之间的关系,及其对压电性能的影响.结果表明对于极化前厚度为100μm的PP膜,其内部建立有序空间电荷分布的阈值极化电压为2 kV;一旦有序空间电荷建立起来,PP膜即具有压电效应.随着极化电压的提高,PP膜的空间电荷密度逐步增大,压电效应显著增强.当峰值电压为8 kV时,PP膜电极上的电荷密度、准静态压电系数和品质因数FOMv(d33·g33)分别为0.56 mC/m2,379 pC/N和8.6(GPa)-1.PP压电驻极体膜的FOMv比聚偏氟乙烯(PVDF)铁电聚合物膜高2个量级以上,且声阻抗非常低(～0.025 MRayl),因此该压电膜在超声波发射-接收系统或脉冲-回波系统中具有明显的优势.     

聚丙烯压电驻极体膜的压电和声学性能研究

以多孔聚丙烯(PP)膜为原材料, 通过压缩气体膨化工艺和电晕极化方法成功制备出PP压电驻极体膜, 并研究了该功能膜的压电和声学性能. 结果表明PP压电驻极体膜厚度方向和横向的杨氏模量分别为1.4和480 MPa, 因此压电系数d₃₃比d₃₁和d₃₂高2个量级以上, d₃₃是该类压电膜压电效应的主要性能指标, 而 d₃₁和d₃₂可以忽略不计. PP压电驻极体膜的准静态压电系数d₃₃在15-35 kPa的压强范围内具有良好的线性度. 在2-300 Hz的测试频率范围内, 300 Hz 下的d₃₃是2 Hz下的81%, 这主要是由PP膜的杨氏模量随频率增大而增强引起的. 在100 Hz-100 kHz 的音频和超声波频率范围内, PP压电驻极体膜具有平坦的频响曲线; 在1 kHz下其开路电压灵敏度和压电系数d₃₃分别为0.85 mV/Pa和164 pC/N. 关键词： 聚丙烯压电驻极体 压电效应 声学性能     

压电体的远程探测

提出用核四极共振谱仪对材料的压电效应进行远程的无线测量新方法，研究了石英晶体的共振谱线强度随激发脉冲功率、激发脉冲宽度以及激发频率偏置等参数的变化情况．实验结果显示，用该方法能够在时间为秒的尺度内在几十厘米的范围内方便地检测到压电共振信号，为压电材料更广泛的研究与应用提供了可能 关键词：     

压电陶瓷压电系数测量的一种实验改进方法

针对压电陶瓷的压电系数实验测量中仪器调节的困难,通过放置一个三面箱体辅助仪器来改善对光路的调节,同时在给压电陶瓷施加电压的电路中接入电压报警器,有效控制施加在压电陶瓷上的电压大小,以此避免压电陶瓷的疲劳受损乃至被烧坏。     

气流与温度对压电陶瓷正压电效应影响

研究了周围温度与气流垂直于压电陶瓷对压电陶瓷的正压电效应的影响。     

压电变压器的原理、研究及应用

压电变压器是一种性能优良的电子器件,它的转换效率高,变压比大,结构简单,体积小,无电磁噪声,稳定性好,相对于传统的电磁变压器优势明显.文章对压电变压器的原理及器件结构、特点作了简单的介绍,对目前的研究和应用状况作了简要综述,对压电变压器的发展趋势进行了展望.     

压电效应的简易演示

石英(SiO_2)、酒石酸钾钠(NaKC_4H_4O_6·4H_2O),钛酸钡(BaTiO_3)等固体电介质,都有压电效应现象。一旦晶体发生机械形变,如压缩、伸长,就会发生极化,在相对的两个面上产生异号的束缚电荷。可用如下方法简易演示压电效应。一、利用旧打火机和一只氖管进行演示把一只旧打火机的外亮等零件拆除,仅留下压电晶体和施力弹簧。把氖管和晶体一端相连的引出线相接,用手压缩弹簧加力于晶体一次,就会观察到氖管灯丝附近发红光一次,说明有电压加在氖管两端,而这一电压来源于晶体因机械形变所产生的极化电荷。     

迈克尔逊干涉仪在压电测量中的应用

本文介绍一种用迈克尔逊干涉仪测量压电效应的方法。压电响应含有快慢两种成分，且均为非线性。Ｅ３交变时观测到一种不对称的压电迥线。随机弛豫响应函数为ｅｘｐ（ｇｔ／τ）。     

压电效应与超声波诊断

一、压电效应 某些材料(电介质晶体)在外力作用下发生形变时,其电极化强度会发生改变,而在其某些对应表面出现异号电荷的积累,这种现象通常称为正压电效应(如图1);相反,当某些材料     

抗拉可压型压电陶瓷性能测试及疲劳试验

压电陶瓷是自适应光学系统中的核心器件变形镜的主要作动元件,其性能的好坏直接影响变形镜甚至自适应光学系统校正能力。开展了加载电压为±350 V、外形尺寸为5 mm×5 mm×38 mm的抗拉可压型压电陶瓷的性能测试,包括位移、迟滞、电容、阻抗和热膨胀系数等,对压电陶瓷的抗拉能力进行了考核,获得三个样品抗拉能力均大于250 N。采用疲劳测试仪对同批次生产的压电陶瓷进行疲劳试验,在此过程中获得了压电陶瓷的压电效应并对试验数据进行了分析,最后对5#样品进行了1 000万次疲劳试验（±150 N@5 Hz正弦载荷）,试验后压电陶瓷的位移减小约5%,其他指标变化较小。通过抗拉能力测试和疲劳试验,初步考核了该型压电陶瓷的抗拉压特性和疲劳特性以及压电陶瓷的使用寿命,为变形镜的研制提供一定的数据支撑。     

弛豫铁电单晶的研究进展—压电效应的起源研究

由于具有优异的压电性能,弛豫铁电单晶自上世纪90年代问世以来即成为了铁电压电领域研究的热点材料,并被认为是研发下一代高性能换能器、传感器等器件的重要压电材料。弛豫铁电单晶不但压电常数可达2500 pC/N,约为软性Pb(Zr,Ti)O3(PZT)陶瓷的5倍,而且其电致应变滞后也远小于软性PZT陶瓷。因此,弛豫铁电单晶高压电性能的产生机理一直是铁电压电领域的研究热点。本文主要介绍了弛豫铁电单晶材料在近些年的发展,从本征压电效应(晶格压电畸变)的角度归纳总结了弛豫铁电单晶高压电效应的产生机理,着重探讨了弛豫铁电单晶的重要特点—剪切压电效应。在本征效应的基础上,本文对弛豫铁电单晶压电效应与晶体组分、切向以及温度的关系进行了分析。需要指出的是,目前基于本征角度对弛豫铁电单晶高压电效应的分析仍处于定性的阶段,因而还不能完全排除一些可能导致弛豫铁电单晶高压电效应的非本征物理机制。     

超声波电机的原理与应用

 超声波电机(Ultrasonic Motor，USM )是国外近20年发展起来的一种新型电机。事实上，在超声波电机问世之前，已有以压电效应进行驱动的电机，但其频率并不局限于超声波范围内。早在1984年，威廉和布朗就申请了“压电马达”的美国的专利；1964年，前苏联基辅理工学院设计了第一个压电旋转电机；1970～1972年西门子和松下发明了压电步进电机，不过因为无法达到较大的输出转矩而没能实际应用。1980年日本指田年生研制成超声波压电电动机（即现代意义上的超声波电动机），克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷，使压电电动机进入工业实用阶段。     

压-电-化学耦合增强策略及机理研究进展

压电材料能够收集环境中存在的微小的机械能,具有将机械信号转换为电信号的强大能力.利用压电材料的压电效应与电化学氧化还原效应二者的耦合可以实现压-电-化学耦合.近年来,压-电-化学耦合在收集清洁能源和处理废水保护环境方面受到国内外研究人员的广泛关注.本文综述了增强压-电-化学耦合的策略,从构建异质结、负载贵金属、构筑相界、混合碳或石墨烯和调控缺陷方面出发进行了总结梳理.从电子的运输和转移、材料相变和氧空位的角度解释不同策略中的物理机理,并对研究前景进行了展望.     

基于椭圆芯保偏光纤模间干涉的光学电压互感器

设计了一种基于椭圆芯保偏光纤模间干涉的光纤电压互感器,能对温度等环境干扰信号进行自动温度补偿.用缠绕了椭圆芯保偏光纤的石英晶体作为电压传感头,在被测高压电场的作用下,保偏光纤的长度因石英晶体的逆压电效应形变而受到调制,进而改变模间干涉输出两个边瓣的光强分布,对两个干涉输出边瓣进行探测实现高电压的测量.在地面低压端用一个缠绕了保偏光纤的压电陶瓷(PZT)实现模间静态相位差的实时调整,以补偿环境温度变化带来的静态工作点漂移.实验结果表明,高压电压互感器在额定电压附近能获得0.5%的测量精度,在被测电压超过10 kV时具有很好的线性度.     

新型二维压电声子晶体板带隙可调性研究

设计了一种由涂有硬质材料涂层的柱状压电散射体周期性连接在四个环氧树脂薄板上构成的具有大带宽的新型二维压电声子晶体板,并利用有限元方法计算了该声子晶体板的能带结构、传输损失谱和位移矢量场.研究表明：与二组元材料构成的传统声子晶体板相比,新设计的声子晶体板的第一完全带隙频率更低,并且带宽扩大了5倍;通过在压电体表面上施加不同的电边界条件,可以实现多条完全带隙的主动调控;压电效应对能带结构有很大的影响,并且有利于完全带隙的扩大与形成.基于带隙的可调谐性,分析了可切换路径的压电声子晶体板波导,结果表明可以通过改变电边界条件来限制弹性波能量流.     

电光晶体补偿位相测量微小位移及其应用

介绍一种应用电光晶体补偿位相测量微小位移的方法,着重分析其测量精度,并应用这种方法校正压电陶瓷的线性,精度优于1%波长。     

压电诱导型声光调制器中的电光效应

本文通过解压电效应的基本方程,应用一维近似理论,结合边界条件,得出压电共振晶体中电场是不均匀的,它将导致“电光栅”的产生。“电光栅”与“声光栅”可以相互耦合,产生“高次光栅”。压电诱导声光(PESD)调制器中的一次电光效应更有助于对入射光束的衍射和调制。实验结果证实本文结论。 关键词：