压电陶瓷的概述

一、压电陶瓷毽爸程风介绍

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能相互转换的信息功能陶瓷材料。压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等，已被应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷及压电效应而制作，具有着敏感的特性，压电陶瓷只要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷压变器、陶瓷鉴频器、压电发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件和压电陀螺等。

二、测量方法

1.交流阻抗法测量原理

把试样接入夹具两端输入端，调整仪器的输出电压，调节电输出的频率，进行阻抗谱扫描，通过软件直接获得压电陶瓷参数和等效电路参数。

2.压电陶瓷等效

一个以单一模式自由振动的压电陶瓷振子在其谐振频率附近的机电特性可用图的等效电路来表示，它由动态电容C₁、动态电感L₁、动态电阻R₁组成的串联支路与并联电容C0并联而成，在谐振频率附近可认为这些参数与频率无关。

3.特征频率

在电导电纳坐标平面上，随着频率的变化，串联支路导纳，矢量终端的轨迹为一个圆。当机械品质因数Qm较大时,ωC0在谐振区的变化甚小，因此可看做为一个常数。再不考虑介质损耗时，压电陶瓷振子导纳的圆图。

三、压电陶瓷谐振器的基本振动模式

1.横向长度模式

极化方向和电极通电方向一致，样品位移方向与通电方向垂直;

2.厚度切向模式

极化方向和通电电极方向垂直，样品位移方向与厚度切向；

3.径向模式

极化方向和电极通电方向一致，样品位移方向是向四周发散的；

4.纵向模式

极化方向和电极通电方向一致，样品位移方向与通电方向一致；

5.纵向长度模式

极化方向和通电电极方向一致，样品位移方向与通电方向一致；

四、极化的三要素

1.极化电场

只有在极化电场作用下，电畴才能沿电场方向取向排序，所以它是极大条件中的主要因素。极化电场越高，促使电畴排序的作用越大，极化越充分。因此，极化电场因相应降低，且通过调高极化温度，延长极化时间达到极化效果。

2.极化温度

在极化电场和极化时间一定的条件下，极化温度越高时，电畴取向排列越容易，极化效果越好。因为提高极化温度可以缩短极化时间，提高极化效率。

3.极化时间

极化时间是指陶瓷制品从一个平衡态转变到另一个平衡态所需要的保温保压时间。时间长，电畴转向排列充分，并有利于极化过程中应力的弛豫。