Универсальный Online-справочник
Поиск
 А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | Й | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Ъ | Ы | Ь | Э | Ю | Я |
Термины из этой статьи

Пьезоэлектричество (от греч. piezo - давлю и электричество), явления возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект) и возникновения…(дальше)

Пьезоэлектрический датчик, измерительный преобразователь механического усилия в электрический сигнал; его действие основано на использовании пьезоэлектрического эффекта (см. Пьезоэлектричество). Один…(дальше)

Диэлектрическая проницаемость, величина, характеризующая диэлектрические свойства среды - её реакцию на электрическое поле. В соотношении D = eЕ, где Е - напряжённость электрического поля, D -…(дальше)

Кварц (нем. Quarz), минерал; под названием К. известны две кристаллической модификации двуокиси кремния SiO2: гексагональный К. (или ?-K.), устойчивый при давлении в 1 атм (или 100 кн/м2) в интервале…(дальше)

Сегнетова соль, двойная соль винной кислоты KOOC (CHOH)2COONA=4H2O; названа в честь открывшего её (1655) французского аптекаря Э. Сеньета (Е. Seignette, 1632-1698); бесцветные кристаллы, разлагающиеся…(дальше)

Кварцевый генератор, маломощный генератор электрических колебаний высокой частоты, в котором роль резонансного контура играет кварцевый резонатор - пластинка, кольцо или брусок, вырезанные…(дальше)

Гиперзвук, упругие волны с частотой от 109 до 1012-1013гц; высокочастотная часть спектра упругих волн. По физической природе Г. ничем не отличается от ультразвука, частоты которого простираются от 2-…(дальше)

Пьезоэлектрическая керамика, пьезокерамика, пьезоэлектрические материалы, получаемые методом керамической технологии из сегнетоэлектрических соединений (см. Сегнетоэлектрики). В процессе изготовления…(дальше)

Пьезоэлектрические материалы

Пьезоэлектрические материалы, кристаллические вещества с хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами (см. Пьезоэлектричество), применяемые для изготовления электромеханических преобразователей: пьезоэлектрических резонаторов, пьезоэлектрических датчиков, излучателей и приёмников звука и др. Основными характеристиками П. м. являются: 1) коэффициент электромеханической связи , где d — пьезомодуль, Е —модуль упругости, e — диэлектрическая проницаемость (в анизотропных П. м. все эти и нижеследующие величины — тензорные); 2) величина k2Itgd, определяющая кпд преобразователя (d — угол диэлектрических потерь); 3) отношение механической мощности пьезоэлемента на резонансной частоте к квадрату напряжённости электрического поля в нём; определяется величиной (dE)2; 4) и определяют чувствительность приёмника звука соответственно в области резонанса и на низких частотах (сзв — скорость звука в П. м.). В табл. приведены характеристики некоторых наиболее распространённых П. м. К П. м. в зависимости от назначения предъявляются специальные требования: высокая механическая и электрическая прочности, слабая температурная зависимость характеристик, высокая добротность, влагостойкость и т.д.

 

Основные характеристики наиболее распространенных пьезоэлектрических материалов при температуре 16—20 °С

Плот- ность, r кг/м3

Ско- рость звука, Сзв, 103 м/сек

Диэлект- рическая проницаемость, e

Пьезо- модуль, d, 1012 к/н

Тангенс угла диэлект- рических потерь, tg d×102

Коэф- фициент электро- механи- ческой связи k

k2/tgd

Примеча- ние

Кварц

2,6

5,47(11)

4,5(11)

2,31(11)

< 0,5

0,095

>0,4

срез x

Дегидрофосфат аммония (АДР)

1,8

5,27(33)

21,8

24(36)/2

< 1

0,3

>8

срез 45°

Сульфат лития

2,05

4,7(33)

10,3(22)

18,3(22)

< 1

0,37

>10

относите- льно оси z

Сегнетова соль

1,77

3,9(22)

250(11)

172(14)/2

> 5

0,67

<13

срез у

Сульфонодид сурьмы

5,2

1,5(33)

1000(33)

5—10

0,8(33)

9

срез 45° относите- льно оси x; вещество при T > 55 °С распада- ется

Пьезокерамика

Титанат бария (ТБ—1)

5,3

1500

2—3

данные фирмы Кливайт (США)

Титанат бария кальция ТБК—3)

5,4

1180

1,3; 4,0

Группа цирконата — титаната свинца ЦТС—23

7, 4

1100

0,75—2,0

ЦТБС—3

7,2

2300

1,2—2,0

ЦТСНВ—1

7,3

2200

1,9—9,5

PZT—5H

7,5

3400

2,0—3,0

PZT—8

7,6

1000

0,4—0,7

Примечание. Цифры в скобках у монокристаллов определяют индексы соответствующих тензорных характеристик, например: (36)/2 означает d36. Для пьезокерамики верхние значения постоянных имеют индексы (11) или (31), а нижние (33), величины d31 < 0, d33 >0. Значения tgd для кристаллов даны для поля < 0,05 кв/см; для пьезокерамики tgd даётся в интервале 0,05 кв/см £ E < 2 кв/см. Данные для отечественной пьезокерамики даны на основании ГОСТ 18 927—68.

П. м. могут быть разбиты на: монокристаллы, встречающиеся в виде природных минералов или искусственно выращиваемые (кварц, дигидрофосфаты калия и аммония, сегнетова соль, ниобат лития, силикоселенит и германоселенит и др.), и поликристаллические сегнетоэлектрические твёрдые растворы, подвергнутые после синтеза поляризации в электрическом поле (пьезокерамика). Из П. м. первой группы применяются лишь некоторые кристаллы, например кварц, обладающий большой температурной стабильностью свойств, механической прочностью, малыми диэлектрическими потерями и влагостойкостью. Недостатки — сравнительно слабый пьезоэффект, малые размеры кристаллов, трудность обработки. Используется главным образом в пьезоэлектрических фильтрах и стабилизаторах частоты (см. Кварцевый генератор); в лабораторной технике применяются кварцевые излучатели и приёмники ультразвука. Дигидрофосфат аммония — искусственно выращиваемый сегнетоэлектрический кристалл, химически стоек, до точки плавления (Тпл = 130 °С) обладает сравнительно сильно выраженным пьезоэффектом и малой плотностью, однако недостаточно механически прочен. Кристаллы сегнетовой соли (выращиваемые до больших размеров) имеют высокие значения характеристик, определяющих чувствительность приёмника звука. Малая влагостойкость, низкая механическая прочность, а также сильная зависимость свойств от температуры (из-за низких значений температуры Кюри и Тпл = 55 °С) и напряжённости электрического поля ограничивают применение сегнетовой соли. Ниобат лития, силикоселенит и германоселенит наряду с сильно выраженным пьезоэффектом и высокой механической прочностью обладают высокой акустической добротностью и используются в области гиперзвуковых частот (см. Гиперзвук). Турмалин, гидрофосфат калия, сульфат лития и др. практически не используются. Наиболее распространённым промышленным П. м. является пьезоэлектрическая керамика.

Лит.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 1, ч. А, М., 1966; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962; Ультразвуковые преобразователи, пер. с англ., под ред. Е. Кикучи, М., 1972.

Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков.