《醫(yī)用傳感器》ppt課件-文庫吧
2025-01-04 20:51 本頁面
【正文】 出現(xiàn)電荷 。 （ 3）受到沿 y軸方向的壓力作用時(shí) , 晶體的變形如圖所示，電偶極矩在 x方向上的分量 , 即（ P1+P2+P3）0 。 當(dāng)晶體沿 y方向 受到作用力時(shí)， 電荷將出現(xiàn)在 x軸方向上 , 在 y軸和 z軸方向上不出現(xiàn)電荷。 （ 4）當(dāng)晶體在 z方向 受到外力時(shí)，晶體在 x軸和 y軸方向上的變形相同， 正負(fù)電荷中心重合 。因此沿 z 軸方向施加外力時(shí)，壓電晶體 不產(chǎn)生壓電效應(yīng) 。 石英晶片受壓力或拉力時(shí)，電荷的極性如下圖所示。 晶片受力方向與電荷極性的關(guān)系 + + + + + (a) Fx x Fx (b) x + + + + + x Fy (c) + + + + + Fy (d) x + + + + + ① 當(dāng)晶片受到 x方向的壓力作用時(shí)， qx只與作用力 Fx成 正比 ，而與晶片的 幾何尺寸無關(guān) ； ② 沿機(jī)械軸 y方向向晶片施加壓力時(shí)，產(chǎn)生的電荷是與 幾何尺寸有關(guān)的 ； ③ 石英晶體 不是在任何方向 都存在壓電效應(yīng)的； ④ 晶體在哪個(gè)方向上有正壓電效應(yīng)，則在此方向上一定存在 逆壓電效 應(yīng)； ⑤ 無論是正或逆壓電效應(yīng)，其作用力（或應(yīng)變）與電荷（或電場(chǎng)強(qiáng)度）之間皆 呈線性關(guān)系 。 壓電陶瓷是人工多晶鐵電體 ， 原始的壓電陶瓷呈現(xiàn)各向同性不具有壓電性 。 在 無外電場(chǎng) 作用時(shí) ， 電疇在晶體中雜亂分布 ， 它們各自的極化效應(yīng)被 相互抵消 ， 壓電陶瓷內(nèi) 極化強(qiáng)度為 零 。 因此原始的壓電陶瓷呈 中性 ， 不具有壓電性質(zhì) 。 伸長(zhǎng)直流電橋剩余伸長(zhǎng)剩余極化a)極化前 b)極化 c)極化后 ?壓電陶瓷的壓電效應(yīng) 由于經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷其內(nèi)部極化強(qiáng)度不為 0，即在陶瓷的 一端出現(xiàn)正束縛電荷 ， 另一端出現(xiàn)負(fù)束縛電荷 。由于束縛電荷的作用，在陶瓷片的電極面上吸附了一層來自外界的 自由電荷 。這些自由電荷與陶瓷片內(nèi)的束縛電荷 符號(hào)相反而數(shù)量相等 。所以整體上表現(xiàn)為 電中性 。 － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 自由電荷 束縛電荷 電極 電極 極化方向 陶瓷片內(nèi)束縛電荷與電極上吸附的自由電荷示意圖 如果在陶瓷片上加一個(gè)與極化方向平行的壓力 F， 如圖 ，陶瓷片將產(chǎn)生 壓縮形變 ， 片內(nèi)的正 、 負(fù)束縛電荷之間的 距離變小 ， 極化強(qiáng)度也變小 。 因此 ， 原來吸附在電極上的自由電荷 ， 有一部分被 釋放 ， 而出現(xiàn)放電荷現(xiàn)象 。 當(dāng)壓力撤消后 ， 陶瓷片恢復(fù)原狀 ， 片內(nèi)的正 、 負(fù)電荷之 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 極化方向 正壓電效應(yīng)示意圖 （實(shí)線代表形變前的情況，虛
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