信息时代的多面手——压电效应

 轻轻一揿煤气灶按钮,蓝色火焰迅即燃起;轻轻一按电视遥控器,精彩节目任您挑选。这就是压电效应带给您的便利。所谓压电效应,是指某些各向异性的晶体,在外力作用下产生机械形变(如压缩或伸长),从而在加压面或拉力面的两侧出现异号束缚电荷,这种现象称为正压电效应。反之,在晶体的两侧面加一交变电压,晶体就会发生厚薄的机械变化,这叫做逆压电效应。这两种效应统称为压电效应。压电效应是居里兄弟(JacquesCurie、PirreCurie)于1880年首先在α-石英晶体上发现的。除了石英这种天然压电晶体外,还可以人工合成具有压电性能的多晶体材料,即通常所说的压电陶瓷。     

应用于精密振荡器的石英晶体温度特性研究

采用一种新型压电材料精确表征方法研究了不同环境温度条件下应用于振荡器的石英材料特性变化.测量了从室温至100℃不同稳定环境温度下AT切向石英晶体材料的电子阻抗共振特性,并采用基于模拟退火优化算法的压电材料精确表征方法对电子阻抗共振特性进行了准确的拟合,计算出了AT切向石英晶体材料在不同温度下包含损耗特性的复数形式材料参数.通过研究和分析温度变化对石英晶体材料参数及其损耗特性的影响,为具有稳定温度特性的精密振荡器设计提供了理论和技术支持.     

介观压电石英晶体等效电路的量子化

借鉴阻尼谐振子作量子力学处理的研究思想,将介观压电石英晶体等效电路量子化,在此基础上研究了真空态和压缩真空态下,各支路电流和电压的量子涨落. 关键词： 介观压电石英晶体 等效电路 阻尼谐振子 量子涨落     

基于石英晶体的微质量测量方法研究

利用石英晶体的压电效应,通过对晶体频率特性和质量敏感原理的研究,将石英晶体应用到物理实验微小质量的测量.以7.990 39MHz的AT晶体作为传感器,设计了功能良好的振荡电路,测量了细粉笔灰的微小质量,并研究了晶体温度漂移对微小质量测量影响.     

压电效应及其在家电中的应用

介绍和解释压电效应原理；简述家用电器中常用的压电器件及其检测方法。     

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。     

现代精密测量中的压电生物传感器

压电效应与现代生物技术相结合产生的压电生物传感器在微量物质的精确测定方面具有很大的潜力，这种传顺不但体积小，重量轻，而且灵敏度高，准确性好，是一项很有前途的精密测量技术，简要介绍了压电生物传感器的基本原理，结构和应用。     

石英压电晶体在霍普金森压杆实验中的应用

 利用传统分离式霍普金森压杆（SHPB）对低密度、低波阻材料进行测试时,存在透射信号弱、试样在加载时间内难以达到受力变形均匀的不足。采用嵌入压电石英晶体技术测试微弱的透射信号,并监测试样两端应力平衡。实验测试了一种低密度聚氨酯泡沫,结果表明嵌入压电石英晶体技术可以大幅提高透射信号的幅值和信噪比,所测试的材料在应变率范围1 000~4 000 s^-1内应变率效应不明显。     

基于压电驻极体的微能量采集

综述了以压电驻极体换能器为核心部件的微能量采集研究,包括压电驻极体的基本物理原理和性能特点,以及该材料在微能量采集领域的应用研究.压电驻极体是具有微孔结构的驻极体材料,其压电效应是基体聚合物的驻极体性能和材料微孔机械结构协同作用的结果,是一类新型人工微结构柔性机电耦合材料.压电驻极体以强压电效应、柔韧、低密度、低声阻抗、薄膜型等为特征,是制备轻量化柔性传感器和机械能量采集器的理想换能材料.压电驻极体已被应用于振动能量采集器、人体运动能量采集器、以及声能采集器的研究中.根据压电驻极体膜受力方向的不同,可以将能量采集器的工作模式分为33模式和31模式两种.本文对基于压电驻极体的三类能量采集器的研究状况进行综述,并讨论未来的发展方向.     

晶粒尺寸对钙钛矿型压电陶瓷压电性能的影响

压电陶瓷能够通过正/逆压电效应实现电能与机械能之间的相互转化,在电子信息、通信、传感等领域中具有广阔的应用前景.压电陶瓷的压电性能对晶粒尺寸极为敏感,其晶粒尺寸效应的研究受到了广泛关注.本文对目前应用较多的几类钙钛矿型压电陶瓷,包括钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸钾钠、钛酸铋钠陶瓷的压电性能晶粒尺寸效应的研究与进展进行了综述;总结了这些体系中晶粒尺寸的调控方法,晶粒尺寸效应的表现规律,同时回顾了相关物理模型与理论机制.本文为系统理解压电性能的晶粒尺寸效应提供了指导,并对压电陶瓷晶粒尺寸效应的未来研究方向做出了展望.     

不同压电分流电路对声子晶体梁带隙的影响

通过在匀质基体梁上周期性对贴连有分流电路的压电片,可以形成一维声子晶体结构.不同分流电路将决定梁的带隙特性.电阻分流电路能够对梁的模态共振有一定的抑制作用,而且可以通过改变压电效应的强弱使Bragg带隙结构发生变化.LC分流电路会使梁产生局域共振带隙,其带隙是由压电片激励LC电路产生电磁振荡形成.引入电阻后会使LC电路的共振作用变弱,使得带隙衰减幅值变小,但可以扩宽带隙频率范围.     

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。     

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.     

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.     

高精确石英谐振器的研究和制作

引言自从1880年居里发现了石英的压电效应后,一直到第一次世界大战期间,法国物理学家郎之万(P.Langevin)利用石英的压电效应,做成超声波回声探测仪,用来探测海底的敌方潜水艇,压电石英才第一次用于解决实际问题。本世纪三十年代初,开始把压电石英作为一个振荡频率源(在无线电电子学上).由于发现石英具有高度稳定的化学、物理和电学性能,即具有振荡频率高度的不变性,因而本世纪30年代已经出现了利用压电石英制成高精确的“石英钟”。1936年斯朵意柯(Stoyko)就利用石英钟在天文学上得出了重大发现:地球的自转速     

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。     

宽频响应压电俘能装置设计

设计了一种能够将地表自然风转变为电能的压电俘能装置.该装置利用压电陶瓷发电片的压电效应,将振动机械能转变为电能,通过在装置里布置矩形、梯形、三角形等多种渐变形状的发电片,实现了对自然风激励的宽频响应.该装置发电效率高,结构紧凑,易于安装携带,在微电子技术、微机电系统等领域具有广阔的应用前景,该装置的设计研究可以培养学生开展创新实验、进行科学研究的科学素养.     

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     

2012年度压电器件分析理论与方法暑期讲习班在宁波大学成功举办

8月7日～9日,2012年度压电器件分析理论与方法暑期讲习班在宁波大学举行,参加此次讲习班的有来自国内40多所高校/科研院所以及公司共计150余名学员,其中大部分为硕博士研究生。三天的讲习班共安排了10个学术报告和一场讨论会,10个报告分别是浙江大学的陈伟球教授的"压电材料板的线性和非线性分析"、宁波大学王骥教授的"基于Mindlin板理论的石英晶体谐振器高频振动     

P3121(D34)空间群晶体的Raman谱研究(Ⅱ)——α石英晶体的Raman谱

依据P3₁21(D₃⁴)空间群的对称性,认为α石英晶体的元胞包含6个SiO₂分子,某元胞常数应为c=1.0788nm,α=0.4904nm。同时,用实验证实了这个观点。 关键词：