常见原理效应

常见原理效应
常见原理效应

常见原理效应

二八法则

“二八法则”反应了一种不平衡性,但它却在社会、经济及生活中无处不在。“二八法则”恰恰指出了在原因和结果、投入和产出、努力和报酬之间存在这样一种典型的不平衡现象。遵循“二八法则”的企业在经营和管理中往往能抓住关键的少数顾客,精确定位,加强服务,达到事半功倍的效果。“二八法则”同样适用于我们的生活,如一个人应该选择在几件事上追求卓越,而不必强求在每件事上都有好的表现;锁定少数能完成的人生目标,而不必追求所有的机会。

手表原理

两只表并不能告诉一个人更准确的时间,反而会让看表的人失去对准确时间的信心。你要做的就是选择其中较信赖的一只,尽力校准它,并以此作为你的标准,听从它的指引行事。然而,困扰很多人的是:他们被“两只表”弄得无所,心身交瘁,不知自己该信仰哪一个,还有人在环境、他人的压力下,违心选择了自己并不喜欢的道路,为此而郁郁终生,即使取得了受人瞩目的成就,也体会不到成功的快乐。

手表定理在企业经营管理方面给我们一种非常直观的启发,就是对同一个人或同一个组织的管理不能同时采用两种不同的方法,不能同时设置两个不同的目标。甚至每一个人不能由两个人来同时指挥,否则将使这个企业或这个人无所适从。手表定理所指的另一层含义在于每个人都不能同时挑选两种不同的价值观,否则,你的行为将陷于混乱。

蘑菇原理

蘑菇长在阴暗的角落,得不到阳光,也没有肥料,自生自灭,只有长到足够高的时候才开始被人关注,可此时它自己已经能够接受阳光了。

蘑菇管理是大多数组织对待初入门者、初学者的一种管理方法。从传统的观念上讲,“蘑菇经历”是一件好事,它是人才蜕壳羽化前的一种磨炼,对人的意志和耐力的培养有促进作用。但用发展的眼光来看,蘑菇管理有着先天的不足:一是太慢,还没等它长高长大恐怕疯长的野草就已经把它盖住了,使它没有成长的机会;二是缺乏主动,有些本来基因较好的蘑菇,一钻出土就碰上了石头,因为得不到帮助,结果胎死腹中。

让初入门者当上一段时间的“蘑菇”,可以消除他们不切实际的幻想,从而使他们更加接近现实,更实际、更理性地思考问题和处理问题。领导者应当注意的是,这一过程不可过长,时间太长便会使其消极退化乃至枯萎,须知不给阳光不给关爱不仅是任其自生自灭,而且更是对其成长的抑制。如何让他们成功地走过生命中的这一段,尽快吸取经验、成熟起来,这才是领导者所应当考虑的。

热炉法则

“热炉”形象地阐述了惩处原则:一、热炉火红,不用手去摸也知道炉子是热的,是会灼伤人的——警告性原则[1] 。企业领导要经常对下属进行规章制度教育,以警告。

二、每当你碰到热炉,肯定会被火灼伤——一致性原则。说和做是一致的,说到就会做到。也就是说,只要触犯规章制度,就一定会受到惩处[1] 。三、当你碰到热炉时,立即就被灼伤——即时性原则。惩处必须在错误行为发生后立即进行,决不能拖泥带水,决不能有时间差,以更达到及时改正错误行为的目的[1] 。四、不管是谁碰到热炉,都会被灼伤——公平性原则[1] 。不论是企业领导还是下属,只要触犯企业的规章制度,都要受到惩处。在企业规章制度面前人人平等。[2] 。

“热炉”法则的寓意是每个单位都有规章制度,单位中的任何人触犯规章制度都要受到惩处,“热炉”法则形象地阐述了惩处原则。“热炉”法则在实际生活中的运用:第一,热炉火红,不用手去摸也知道炉子是热的,是会灼伤人的―――警告性原则。领导者要经常对下属进行规章制度教育,以警告或劝戒不要触犯规章制度,否则会受到惩处;第二,每当你碰到热炉,肯定会被火灼伤。也就是说只要触犯单位的规章制度,就一定会受到惩处;第三,当你碰到热炉时,立即就被灼伤―――即时性原则。惩处必须在错误行为发生后立即进

行,决不拖泥带水,决不能有时间差,以便达到及时改正错误行为的目的;第四,不管是谁碰到热炉,都会被灼伤―――公平性原则。

“刺猬”法则

刺猬法则说的是这样一个十分有趣的现象[1] :在一个寒冷的冬季,两只困倦的刺猬因为冷而拥抱在了一起,但是无论如何它们都睡不舒服,由于它们各自身上都长满了刺,紧挨在一块就会刺痛对方,反倒睡不安宁。因此,两只刺猬就离开了一段距离,可是又实在冷得难以忍受,因此就又抱在了一起。折腾了好几次,最后它们终于找到了一个比较合适的距离,既能够相互取暖又不会被扎。这也就是在人际交往过程中的“心理距离效应”[“刺猬”法则的寓意就是人际交往中的“心理距离效应”。“刺猬”法则在实际生活中的运用:领导者要搞好工作,应该与下属保持心理距离,可以避免下属之间的嫉妒和紧张,可以减少下属对自己的恭维、奉承、送礼、行贿等行为,可以防止与下属称兄道弟、吃喝不分,并在工作中丧失原则。事实上,雾里看花,水中望月,往往给人“距离美”的感觉。一个原本很受下属敬佩的领导者,后来由于与下属“亲密无间”,他的缺点便显露无遗,结果不知不觉地使下属改变原有的看法,甚至变得令下属失望和讨厌;同志间交往,要保持一定的距离,要注意保护自己的隐私。

鲶鱼效应

“鲶鱼效应”的寓意:引进竟争机制对群体起到竞争作用,它符合人才管理的运行机制。目前,一些机关单位实行的公开招考和竞争上岗,就是很好的典型。这种方法能够使人产生危机感,从而更好地工作。

避雷针效应

避雷针效应”的寓意是:善疏则通,能导必安。避雷针效应”在实际生活中的运用:第一,作为党和国家要注意对社会矛盾和人民关注的社会焦点加以解决和疏导;第二,作为一个单位的领导要关注员工(工作人员)的心理和思想问题,要加强谈心、交流和思想工作;第三,作为个人要注意调解自己的情绪及时校正自己的心理问题。

“木桶”法则

“木桶”法则的寓意是:水桶要想多盛水必须提高水桶的整体效应,不是去增加最长的那块木板长度,而是要下功夫依次补齐木桶上最短的那块木板。

“木桶”法则在实际生活中的运用:第一,构建和谐社会要注重关注社会存在的不和谐因素,以人为本要注意克服侵犯人权、侵害人的各种权益的现象;第二,告诉领导者:在管理过程中要下功夫狠抓单位的薄弱环节,否则,单位的整体工作就会受到影响,人们常说“取长补短”,即取长的目的是为了补短,只取长不补短,就很难提高工作的整体效应第三,作为个人要时刻总结和反省自己的缺点并在实际行动中加以改正。

“金鱼缸”法则

“金鱼缸”法则在实际生活中的运用:“金鱼缸”法则运用到国家管理中,要求行政机关要公开行政法规的内容和办事程序,以便群众监督;“金鱼缸”法则运用到单位管理中,要求领导者增加各项工作的透明度,各项工作有了透明度,领导者的行为就会置于全体下属的监督之下,就会有效地防止领导者滥用权力,从而强化领导者的自我约束机制。

“南风”法则

这则寓言形象地说明一个道理:温暖胜于严寒。

“南风”法则在实际生活中的运用:第一,领导者在管理中运用“南风”法则,就是要尊重和关心下属,以下属为本,多点“人情味”,尽力解决下属日常生活中的实际困难,使下属真正感觉到领导者给予的温暖,从而激发工作的积极性;第二,政府在处理社会矛盾(人民内部矛盾)要注意运用教育和说服的方法;第三,公、检、法机关在处理民事纠纷要注重首先采取调解方式;第四,同事之间有矛盾要注意沟通和交流。

合作定律

如果你认真观察过螃蟹就会发现,篓子里面放上一群螃蟹,就不必盖上盖子,螃蟹是爬不出来的。因为只要有一只想往上爬,其他螃蟹便会把它拉下来,最后没有一只能爬出去的。这个小例子说明的是“华盛顿合作定律”,即:一个人敷衍了事,两个人互相推诿,三个人则永无成事之日。中国版的说法就叫“三个和尚没水吃”。

如何克服这一定律带来的不利影响呢?有两个方法会有所帮助。一是设定目标明确分工,详细的职务设计能够使大家轻易看出谁在敷衍,谁在推诿。二是卸掉包袱轻装上阵,如果每个人都在不断地积累怨恨、愤怒,就会形成今后交往的障碍,消磨斗志、影响效率,而如果你宽容大度一些,你的态度就会影响到别人,从而形成良好的办公室气氛。

合作定律揭示了合作中的冲突、无效,但我们同样可以看到当众人齐心协力完成某件事情的时候,每一个参与者都会感到自豪,找到了合作的乐趣甚至长期的伙伴。

破窗理论

这一理论认为:如果有人打坏了一个建筑物的窗户玻璃,而这扇窗户又未得到及时维修,别人就可能受到暗示性的纵容去打烂更多的窗户玻璃。久而久之,这些破窗户就给人造成一种无序的感觉。那么在这种公众麻木不仁的氛围中,犯罪就会滋生、蔓

延。

"破窗理论"在社会管理和企业管理中都有着重要的借鉴意义,它给我们的启示是:必须及时修好"第一个被打碎的窗户玻璃"。 "防微杜渐",说的正是这个道理。

飞轮效应

为了使静止的飞轮转动起来,一开始你必须使很大的力气,一圈圈都很费力,但是每一圈的努力都不会白费,飞轮会转动得越来越快。达到某一临界点后,飞轮的重量和冲力会成为推动力的一部分。这时,你无须再费更大的力气,飞轮依旧会快速转动,而且会不停地转。

坚持,是一种伟大的力量,“滴水穿石”、“锲而不舍,金石可镂”足以证明这一点。坚持可以改变际遇,改变我们的生活。生活中,工作中有太多太多的不如意,有太多太多的不顺心,还有太多太多的无奈,但是不管怎样,我们还是要去面对,这日子还是要往下过的呀。

氨基酸组合效应

组成人体蛋白的八种氨基酸,只要有一种含量不足,其他七种就无法合成蛋白质。点评:当缺一不可时,"一"就是一切。

米格-25效应

前苏联研制的米格-25喷气式战斗机的许多零部件与美国的相比都落后,但因设计者考虑了整体性能,故能在升降、速度、应急反应等方面成为当时世界一流。点评:所谓最佳整体,乃是个体的最佳组合。

磨合效应

新组装的机器,通过一定时期的使用,把磨擦面上的加工痕迹磨光而变得更加密合。点评:要想达到完整的契合,须双方都作出必要的割舍。

权威暗示效应

一化学家称,他将测验一瓶臭气的传播速度,他打开瓶盖15秒后,前排学生即举手,称自己闻到臭气,而后排的人则陆续举手,纷纷称自己也已闻到,其实瓶中什么也没有。点评:迷信则轻信,盲目必盲从。特色不特,优势无优。

一、手表定律

当一个人戴着一个手表的时候,他可以准确无误地确定是几点钟,当戴两个手表时,就无法确定具体的时间。因为两个表并不能告诉人们更精确的时间,反而会让看表的人失去对准确时间的信心。

手表定律给予我们的启示是:1.一个人不能同时选择两种不同的价值观,否则,他的行为将陷于混乱。一个人不能由两个以上的人来同时指挥,否则将使这个人无所适从;2.一个企业,更是不能同时采用两种不同的管理方法,否则将使这个企业无法发展;3.当面临多块手表时,扔掉多余的手表,只留下一块。

二、半途效应

当人们为追求一个目标做到一半的时候,总是会对自己是否能够顺利完成目标而产生怀疑,甚至对目标的意义也产生质疑,此时人们往往会变得敏感和脆弱。当出现这种心理的时候很容易半途而废。

半途效应给予我们的启示为:1、目标选择的正确性;2、不管做何事都要有坚定的意志力。

三、共生效应

当一株植物单独生长时,显得矮小、单调,而当同类植物一起生长时,则根深叶茂,生机盎然。

共生效应给予我们的启示是:人类相聚在一起和植物一样,互相吸引、互相呼应、互相才能促进。

四、归因偏差

指人们在做事的过程中,成功的时候感到自己有能力,失败的时候力图将失败归结于外界或别人。

归因偏差给予我们的启示是:学会自我反思,给自己一个清晰的定位。

五、旁观者效应(责任分散效应)

对于做某一件事,如果是单独一个人去完成,这个人的责任感会很强,会很积极。但如果是要求一个群体共同完成任务,群体中的每个人责任感相对会变得很弱,这时候很容易出现一种现象:单独的个人面对困难或遇到责任时容易退缩,总是希望别人能够多承担点责任。

旁观者效应给我们的启示是:1、工作要明确职责,合理分工;2、不管什么工作,要有责任心和担当意识。

六、威克效应

来源于威克教授做过的一个非常有趣的实验:将蜜蜂放在一个瓶子里,瓶底朝向光亮的一面,瓶口敞开,蜜蜂在瓶子里一直朝着有光亮的瓶底方向飞去,却因屡次碰壁只能停留在有光亮的瓶底;同样的实验放在苍蝇身上,却发现苍蝇很快跑光了。

威克效应给予我们的启示是1、改变固有的思维习惯,尝试多种方式方法;2、坚持不懈的重要性。

生活中原理效应还有很多,如轰动效应、沸腾效应、蘑菇效应等。中公教育专家提醒大家在学习的时候不仅仅要了解原理效应的本意,更应结合生活去感悟和总结,这样会提高哲理、人际题目的理解。

压电效应论文

中南大学 材料科学与工程学院 课程设计论文 题目:压电效应简析专业:材料加工 班级:1010 姓名:商伦阳 学号:0607101031 指导教师:余琨 二○一二年十一月

压电效应简析 一、压电效应(piezoelectric effect)概述 1.1 压电效应的定义 某些电介质,当沿着一定方向对其施力使它变形,其内部就会产生极化现 象,同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷,当外力去掉后,它又重新恢复 到不带电的状态,我们把这种现象称为压电效应。 1.2 压电效应分类 压电效应分为正压电效应和负压电效应。 正压电效应:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象, 同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电 的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电 荷量与外力的大小成正比。通过此过程把机械能转化成电能的现象,称为正压电 效应 负压电效应:当在电介质极化方向施加电场,引起晶体机械变形的现象,称为负压电效应。它是压电效应的逆效应。其产生的原因是,压电晶体中的晶格在电场力的作用下产生较强的内应力而导致变形。压电晶体在交变电场的作用下,其内应力和形变都会发生周期性变化,从而产生机械振动。也称为电致伸缩效应。 1.3 压电效应的特性与作用:由压电效应原理可知,当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。因此,压电材料可实现机械能—电能量的相互转换。

1.4 压电效应的历史和发展 压电效应是1880年由法国著名物理学家,放射学先去皮埃尔?居里先生和雅克?保罗?居里发现的。他们发现某些晶体特别是石英等受到挤压或者拉伸力的作用后,会在相对的两个平面上产生异号电荷,且密度与电压成正比。一旦电荷出现,放点过程的发光便相伴而生。由此可知,当石英晶质体绵延几公里的时候,震前上百巴的应力变化足以造成百万伏的触发电压,低空的放点发光便在情理之中。 经过一百多年的研究,人们发现压电效应有两种,机械能转变为电能是正效应,相反为逆效应,而且有20多种晶体均含有压电效应。人工已经合成了大量的性能更佳的压电陶瓷材料,不仅发现压电材料在机械能,电能,热能,光能之间有相互转换的良好关系,还发现人体组织,毛发和骨骼都有生物压电效应。我们日常使用的打火机,音响,手机,电子表等等都使用了压电材料。目前这种材料制成的产品已广布于各个领域。 二、压电晶体 2.1 什么是压电晶体:有一类十分有趣的晶体,当你对它挤压或拉伸时,它的两端就会产生不同的电荷。这种效应被称为压电效应。能产生压电效应的晶体就叫压电晶体。水晶(α -石英)是一种有名的压电晶体。 2.2 晶体有无压电效应的判断:晶体不受外力作用时,晶体的正负电荷中心相重合,单位体积中的电矩(极化强度)等于零,晶体对外不呈现极性,而在外力作用下晶体变形时,正负电荷的中心发生分离,此时单位体积中的电矩不再为零,晶体表现出极性;另外一些晶体由于具有中心对称的结构,无论外力如何作用,晶体正负电荷的中心总是重合在一起,因此这些晶体不会出现压电效应。 具有压电效应的晶体 不具有压电效应的晶体

压电陶瓷测量原理

压电陶瓷及其测量原理 近年来,压电陶瓷的研究发展迅速,取得一系列重大成果,应用范围不断扩大,已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中,成为不可或缺的现代化工业材料之一。由于压电材料的各向异性,每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同,这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。同时,压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。 (一)压电陶瓷的主要性能及参数 (1)压电效应与压电陶瓷 在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时,则发生与应力成比例的介质极化,同时在晶体两端将出现正负电荷,这一现象称为正压电效应;反之,在晶体上施加电场时,则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力,这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式,即晶体的对称性所决定。在声波测井仪器中,发射探头利用的是正压电效应,接收探头利用的是逆压电效应。 (2)压电陶瓷的主要参数 1、介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。在交变电场下,电介质所积蓄的电荷有两种分量:一种是有功部分(同相),由电导过程所引起;另一种为无功部分(异相),由介质弛豫过程所引起。介质损耗是异相分量与同相分量的比值,如图 1 所示,C I 为同相分量,R I 为异相分量,C I 与总电流 I 的夹角为δ,其正切值为 CR I I C R ωδ1 tan == 其中ω 为交变电场的角频率,R 为损耗电阻,C 为介质电容。

图 1 交流电路中电压-电流矢量图(有损耗时) 2、机械品质因数 机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时,材料内部能量消耗程度的一个参数,它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。机械品质因数越大,能量的损耗越小。产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。机械品质因数m Q 的定义为: π2 的机械能 谐振时振子每周所损失能谐振时振子储存的机械?=m Q 机械品质因数可根据等效电路计算而得 11 1 11 R L C R Q s s m ωω= = 式中1R 为等效电阻(Ω),s ω 为串联谐振角频率(Hz ),1C 为振子谐振时的等效电容(F ),1L 为振子谐振时的等效电感。m Q 与其它参数之间的关系将在后续详细推导。 不同的压电器件对压电陶瓷材料的m Q 值的要求不同,在大多数的场合下(包括声波测井的压电陶瓷探头),压电陶瓷器件要求压电陶瓷的m Q 值要高。 3、压电常数 压电陶瓷具有压电性,即在其外部施加应力时能产生额外的电荷。其产生的电荷与施加的应力成比例,对于压力和张力来说,其符号是相反的,电位移 D (单位面积的电荷)和应力σ 的关系表达式为:dr A Q D == 式中 Q 为产生的电荷(C ),A 为电极的面积(m 2),d 为压电应变常数(C/N )。 在逆压电效应中,施加电场 E 时将成比例地产生应变 S ,所产生的应变 S 是膨胀还是收缩,取决于样品的极化方向。

压电效应及应用

压电效应应用及现状 [编辑本段] 一、原理: 压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应力(称为逆压电效应)。如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系确实非常有意思。 压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能,在未来的飞行器设计中占有重要的地位。 二、应用: 压电材料的应用领域可以粗略分为两大类:即振动能和超声振动能-电能换能器应用,包括电声换能器,水声换能器和超声换能器等,以及其它传感器和驱动器应用。 1、换能器 换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件 压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应,而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动,利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点,研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件,如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。 压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用,如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等,随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。为满足特定要求而开发的各种原型水声器件,采用了不同类型和形状的压电聚合物材料,如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等,以充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点,最后一个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场中,感知声场内的声压,且不致由于其自身存在使被测声场受到扰动。而聚合物的高弹性则可减小水听器件内的瞬态振荡,从而进一步增强压电聚合物水听器的性能。 压电聚合物换能器在生物医学传感器领域,尤其是超声成像中,获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型性,使其易于应用到许多传感器产品中。 2、压电驱动器 压电驱动器利用逆压电效应,将电能转变为机械能或机械运动,聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础,包括利用横向效应和纵向效应两种方式,基于聚合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显示器件控制、微位移产生系统等。要使这些创造性设想获得实际应用,还需要进行大量研究。电子束辐照P (VDF-TrFE)共聚合物使该材料具备了产生大伸缩应变的能力,从而为研制新型聚合物驱动器创造了有利条件。在潜在国防应用前景的推动下,利用辐照改性共聚物制备全高分子材料水声发射装置的研究,在美国军方的大力支持下正在系统地进行之中。除此之外,利用辐照改性共聚物的优异特性,研究开发其在医学超声、减振降噪等领域应用,还需要进行大量的探索。

压电效应及其原理

压电效应及其原理 压电效应:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。 正压电效应 是指:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。大多是利用正压电效应制成的。 逆压电效应 是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。是各向异性的,并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应,但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 两种压电效应的关系 可以证明,正压电效应和逆压电效应中的系数是相等的,且具有正压电效 的材料必然具有逆压电效应。 依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 这里再介绍一下电致伸缩效应。电致伸缩效应,即电介质在电场的作用下,由于感应而产生应变,应变大小与电场平方成正比,与电场方向无关。压电效应仅存在于无对称中心的晶体中。而电致伸缩效应对所有的电介质均存在,不论是非晶体物质,还是晶体物质,不论是中心对称性的晶体,还是极性晶体。

压电效应及其原理

压电效应及其原理 压电效应:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 压电效应可分为正压电效应与逆压电效应。 正压电效应 就是指:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所 产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多就是利用正压电效应制成的。 逆压电效应 就是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。用逆压电效应制造的变送器可用于电声与超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。压电晶体就是各向异性的,并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应,但具有良好的厚度变形与长度变形压电效应。 两种压电效应的关系 可以证明,正压电效应与逆压电效应中的系数就是相等的,且具有正压电效的材料必然具有逆压电效应。 依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 这里再介绍一下电致伸缩效应。电致伸缩效应,即电介质在电场的作用下,由于感应极化作用而产生应变,应变大小与电场平方成正比,与电场方向无关。压电效应仅存在于无对称中心的晶体中。而电致伸缩效应对所有的电介质均存在,不论就是非晶体物质,还就是晶体物质,不论就是中心对称性的晶体,还就是极性晶体。

(完整word版)压电陶瓷片的原理及特性

压电陶瓷片的原理及特性 压电效应具有可逆性:若在压电陶瓷片上施以音频电压,就能产生机械振动,发出声响;反之,压电陶瓷片受到机械振动(或压力)时,片上就产生一定数量的电荷Q,从电极上可输出电压信号。 目前比较常见的锗钛酸铅压电陶瓷片(PZT),是用锆、钛、铅的氧化物配制后烧结而成的。鉴于人耳对频率约为3kHz的音响最敏感,所以通常将压电陶瓷片的谐振频率f0设计在3kHz左右。考虑到在低频下工作,仅用一片压电陶瓷片难以满足频率要求,—般采用双膜片结构,其外形与符号如图1所示。它是把直径为d的压电陶瓷片与直径为D的金属振动片复合而成的。D一般为 15~40mm,复合振动片的总厚度为h。 当压电材料—定时,谐振频率与h成正比,与(D/2)2成反比。谐振频率fo 与复合振动片的直径D呈指数关系,如图2(a)所示。显然D愈大,低频特性愈

好。压电陶瓷片作传声器使用时,工作频率约为300Hz~5kHz。压电陶瓷片的阻抗Z取决于d/D之比,由图2(b)可见,阻抗随d/D比值的增大而降低。>压电陶瓷片的驱动 压电陶瓷片有两种驱动方式。第一种是自激振荡式驱动。其电路原理是通过晶体管放大器提供正反馈,构成压电晶体振荡器,使压电陶瓷片工作在谐振频率fo上而发声。此时压电陶瓷片呈低阻抗,输出音量受输入电流控制,因此亦称为电流驱动型。 第二种为他激振荡式驱动,利用方波(或短形波)振荡器来激励发声。这时压电陶瓷片一般工作于fo之外的频率上,因此阻抗较高,输入电流较小,它居于电压驱动式。其优点是音域较宽。音色较好。>压电陶瓷片的测试方法 1、电压测试法 在业余条件下,可以用万用表的电压挡来检查压电陶瓷片的质量好坏,具体方法是:将万用表拨至2.5V直流电压档,左手拇指与食指轻轻握住压电陶瓷片的两面,右手持两支表笔,红表笔接金属片,黑表笔横放在陶瓷表面上,如图1所示。然后左手拇指与食指稍用力压紧一下,随即放松,压电陶瓷片上就先后产生两个极性相反的电压倍号,使指针先是向右捏一下,接着返回零位,又向左摆一下。摆动幅度约为0.1~0.15V。在压力相同的情况下,摆幅愈大,压电陶瓷片的灵敏度愈高。若表针不动,说明压电陶瓷片内部漏电或者破损。 交换两支表笔位置后重新试验,指针摆动顺序应为:向左摆->回零->向右摆->回零。 在意事项: ①如果用交流电压档,就观察不到指针摆动情况,这是由于所产生的电压信号变化较缓慢的缘故。 ②检查之前,首先用R×1k或R×10k档测量绝缘电阻,应为无穷大,否则证明漏电,压电陶瓷片受强烈震动而出现裂纹后,可用电烙铁在裂纹处薄薄地徐上一层焊锡,—般能继续使用。 ③检查时用力不宜过大、过猛,更不得弯折压电陶瓷片;勿使表笔头划伤陶瓷片,以免损坏片子。 ④若在压电陶片上一直加恒定的压力,由于电荷不断泄漏,指针摆动一下就会慢慢地回零。

压电效应原理及其运用

压电效应原理及其运用10印1 周文勇100210129 压电效应就是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。压电效应产生的根本原因是在缺少对称中心的晶态物质中,由电极化强度产生与电场强度成线性关系的机械变形和反之由机械变形产生电极化强度的一种现象。压电效应表明了石英晶体的力学性质和电学的耦合 压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能,在未来的飞行器设计中也占有重要的地位。压电效应在生活中的运用十分广阔,比如我们常用的打火机就是运用压电效应来点火的。 压电效应的运用: 压电驱动器利用逆压电效应,将电能转变为机械能或机械运动,聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础,包括利用横向效应和纵向效应两种方式,基于聚合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显示器件控制、微位移产生系统等。要使这些创造性设想获得实际应用,还需要进行大量研究。电子束辐照共聚合物使该材料具备了产生大伸缩应变的能力,从而为研制新型聚合物驱动器创造了有利条件。在潜在国防应用前景的推动下,利用辐照改性共聚物制备全高分子材料水声发射装置的研究,在美国军方的大力支持下正在系统地进行之中。除此之外,利用辐照改性共聚物的优异特性,研究开发其在医学超声、减振降噪等领域应用,还需要进行大量的探索。 压电材料除了以上用途外还有其它相当广泛的应用。如鉴频器、压电震荡器、变压器、滤波器等。压电元件一般由两块压电晶片组成。在压电晶片的两个表面上镀有电极,并引出引线。在压电晶片上放置一个质量块,质量块一般采用比较大的金属钨或高比重的合金制成。然后用一硬弹簧或螺栓,螺帽对质量块预加载荷,整个组件装在一个原基座的金属壳体中。为了隔离试件的任何应变传送到压电元件上去,避免产生假信号输出,所以一般要加厚基座或选用由刚度较大的材料来制造,壳体和基座的重量差不多占传感器重量的一半。 测量时,将传感器基座与试件刚性地固定在一起。当传感器受振动力作用时,由于基座和质量块的刚度相当大,而质量块的质量相对较小,可以认为质量块的惯性很小。因此质量块经受到与基座相同的运动,并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样,质量块就有一正比于加速度的应变力作用在压电晶片上。由于压电晶片具有压电效应,因此在它的两个表面上就产生交变电荷(电压),当加速度频率远低于传感器的固有频率时,传感器给输出电压与作用力成正比,亦即与试件的加速度成正比,输出电量由传感器输出端引出,输入到前置放大器后就可以用普通的测量仪器测试出试件的加速度;如果在放大器中加进适当的积分电路,就可以测试试件的振动速度或位移。 无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料,兼备无机和有机压电材料的性能,并能产生两相都没有的特性。因此,可以根据需要,综合二相材料的优点,制作良好性能的换能器和传感器。它的接收灵敏度很高,比普通压电陶瓷更适合于水声换能器。在其它超声波换能器和传感器方面,压电复合材料也有较大优势。国内学者对这个领域也颇感兴趣,做了大量的工艺研究,并在复合材料的结构和性能方面做了一些有益的基础研究工作,目前正致力于压电复合材料产品的开发。随着技术的发展,压电效应的运用在生活中运用越来越广泛。

压电效应

压电效应 压电式传感器是基于某些物质的压电效应原理工作的。这些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时,其表面上会产生电荷;若将外力去掉时,它们又重新回到不带电的状态,这种现象称为压电效应。具有这种压电效应的物体称为压电材料或压电元件。 常见的压电元件有石英、钛酸钡、锆钛酸铅等。 图9-1所示为天然结构的石英晶体,呈六角形晶柱。在直角坐标系中,Z轴表示其纵向轴,称为光轴;X轴平行于正六面体的棱线,称为电轴,Y轴垂直于正六面体棱面,称为机械轴。常将沿电轴(X轴)方向的力作用下产生的电荷效应称为“纵向压电效应”;沿机械轴(Y轴)方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”;在光轴(Z轴)方向受力时则不产生压电效应。 从晶体上沿轴线切下的薄片称为晶体切片,图9-2即为石英晶体切片的示意图。在每一切片中,当沿电轴方向加作用力Fx时,则在与电轴垂直的平面上产生电荷Qx,它的大小为 (9-1) 式中,d11为压电系数(C/g或 C/N)。 电荷Qx的符号视Fx是受压还是受拉而决定,由式(9-1)中可见,切片上产生电荷的多少与切片几何尺寸无关。 若在同一切片上作用的力是沿着机械轴(Y轴)方向的,其电荷仍在与X轴垂直的平面上出现,而极性方向相反,此时电荷的大小为 (9-2) 式中,a、b为晶体切片的长度和厚度,d12为Y轴方向受力时的压电系数(石英轴对称,)。 由式(9-2)可见,沿机械轴方向的力作用在晶体上时产生的电荷与晶体切片的尺寸有关。式中的负号说明沿Y轴的压力所引起的电荷极性与沿X轴的压力所引起的电荷极性是相反的。

晶体切片上电荷的符号与受力方向的关系可用图9-3表示,图(a)是在X轴方向上受压力,(b)是在X轴方向受拉力,(c)是在Y轴方向受压力,(d)是在Y轴方向受拉力。 在片状压电材料的两个电极面上,如加以交流电压,压电片能产生机械振动,即压电片在电极方向上有伸缩的现象。压电材料的这种现象称为“电致伸缩效应”,亦称为“逆压电效应”。 下面以石英晶体为例来说明压电晶体是怎样产生压电效应的。石英晶体的分子式为SiO2。如图9-4(a)所示,硅原子带有4个正电荷,而氧原子带有2个负电荷,正负电荷是互相平衡的,所以外部没有带电现象。 如在X轴方向压缩,如图9-4(b)所示,则硅离子1就挤入氧离子2和6之间,而氧离子4就挤入硅离子3和5之间。结果在表面A上呈现负电荷,而在表面B上呈现正电荷。如所受的力为拉伸,则硅离子1和氧离子4向外移,在表面A和B上的电荷符号就与前者正好相反。如沿Y轴方向上压缩,如图9-4(c)所示,硅离子3和氧离子2及硅离子5和氧离子6都向内移动同一数值,故在电极C和D上仍不呈现电荷,而由于相对把硅离子和氧离子4向外挤,则在A和B表面上分别呈现正电荷与负电荷。若受拉力,则在表面A 和B上电荷符号与前者相反,在Z轴上受力时,由于硅离子和氧离子是对称平移,故在表面上没有电荷呈现,因而没有压电效应。 9.1.2 压电常数和表面电荷的计算 压电元件在受到力作用时,在相应的表面上产生表面电荷,其计算公式为 (9-3)

压电效应的原理及应用

压电效应的原理及应用 引言 压电效应最初由法国物理学家皮埃尔.居里(Pierre.Curie)和雅各布.居里(Jacob.Curie)于1880年的一次实验中发现。压电效应是指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,这种现象就叫做压电效应,具有压电效应的晶体介质叫做压电体。根据压电效应的物理作用效果不同,还分为正压电效应和逆压电效应。当前,在家用电器以及谐振器件、滤波器件以及电子传感技术之中,压电效应具有广泛的应用。目前,基于压电效应的传感器已经普及并且应用于社会生产各个方面。因此对于压电效应以及压电材料的基础研究具有理论和实际意义。压电学的发展已经有100多年的历史,到目前为止,国内外学者对一次压电效应进行了大量的理论与应用研究,但只有少数学者提到了二次压电效应。近年来,应用一次压电效应理论设计的压电类传感器与执行器的应用领域越来越广阔,压电效应的基础理论研究也有了较大发展。本文通过理论与应用等方面的分析,在晶体众多的已知效应中发现,电磁效应与压电效应具有极大的相似性与可比性,可以进行对比研究,从而为压电效应的基础理论与应用的进一步研究探索出一条新途径。 1880年法国物理学家皮埃尔.居里(Pierre.Curie)和雅各布.居里(Jacob.Curie)兄弟实验中发现: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,称之为压电体。当前,在家用电器以及谐振器件、滤波器件等电子传感技术之中,压电效应具有广泛的应用。目前基于压电效应的传感器已经普及并且应用于社会生产各个方面。因此对于压电效应以及压电材料的基础研究具有理论和实际意义。随着电子技术与材料科学方面的飞速发展,相信对于压电效应的进一步研究开发会有更多的创新,为人类带来创新科技的福音。 1.压电效应的简介 压电效应是指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,这种现象就叫做压电效应,具有压电效应的晶体介质叫做压电体。根据压电效应的物理作用效果不同,还分为正压电效应和逆压电效应。当前,在家用电器以及谐振器件、滤波器件等电子传感技术之中,压电效应具有广泛的应用。目前基于压电效应的传感器已经普及并且应用于社会生产各个方面。 2.压电效应的分类 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应两类。 (1)正压电效应:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉 后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。 (2)逆压电效应:当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,

什么是压电效应

1.什么是压电效应?简述利用压电传感器测量压力的工作原理? 答:某些物质、如石英、钛酸钡等,当受到外力作用时,不仅几何尺寸发生变化,而且内部极化,表面上有电荷出现,形成电场。当外力去掉时,又重新回复到原不带电状态,这种现象称为压电效应。实验证明,在极板上积聚的电荷q与晶片所受的作用力F成正比,即q=DF,电荷由导线引出接入测量电路,测得电荷的多少级可测量出压力。 2.测试系统满足不失真的测量条件是什么? 答:测试系统满足不失真的条件是测试装置的幅频特性应为常数,相频特性应为直线。 3.什么是频混现象?怎样才能避免频谱混叠? 答:频混现象:又称频谱混叠效应,它是由于采样信号频谱发生变化,而出现高、低频成分发生混淆的一种现象。使采样频率满足采样定理即可。 4.什么是霍尔效应?试举2例?答:金属或半导体薄片置于磁场中,当有电流流过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势,这种现象称为霍尔效应。 (1)霍尔线位移传感器,在两个反向放置的磁铁中放置霍尔片。当霍尔片处于平衡位置,初始输出电动势为零。当霍尔片作横向位移时,霍尔传感器总输出电动势为位移的函数。 (2)测角位移的霍尔传感器,在一均匀的磁场中放置一霍尔元件,当转动霍尔元件时,通过霍尔片磁通量变化,产生的霍尔电势与元件和磁场的夹角θ有关。即θ U =,利用上式关系,就可以测 IB K sin H H 量角位移。5试说明二阶装置的阻尼比多采用0.6-0.7的原因?对于二阶装置在ζ=0.6-0.7时,在0-0.58ωn ?也接近直线,可认为满足不失的频率范围内,幅频特性A(ω)的变化不超过5%,同时相频特性()ω 真条件。因此二阶装置的阻尼比多采用0.6-0.7 。6电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?各有何优点?答:两种应变片的主要区别:电阻丝应变片主要利用导体形变引起电阻的变化,而半导体应变片利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。电阻丝应变片随温度变化小,半导体应变片的灵敏度大。 1.传感器的作用是什么?试举出三个身边使用传感器的例子。 传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息,并按一定的规律将所获取的信息转换成另一种信息的装置。从狭义上讲,传感器是把外接输入的非电信号转换成电信号的装置。如:温度计,声控灯,摄像头 2.电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?各有何优点? 两种应变片的主要区别:电阻丝应变片主要是利用导体的形变引起的电阻的变化,而半导体应变片利用半导体电阻率的变化引起的电阻的变化。电阻丝随温度的变化小,半导体的灵敏度高 3.直流电桥平衡的条件是什么?交流电桥平衡条件是什么? 直流电桥平衡的条件是两队桥臂电阻的乘积相等。交流电桥平衡的条件满足相对的桥臂阻抗模的乘积相等、阻抗角之和相等两个条件。 4.测试系统实现不失真测量的条件是什么? 若测试信号实现不失真测量,则该装置的幅频特性A( 实数形式表达式 直流分量幅值为 各余弦分量幅值为 各正弦分量幅值为

压电效应及其原理教学提纲

压电效应及其原理

压电效应及其原理 压电效应:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。 正压电效应 是指:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。 逆压电效应 是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。压电晶体是各向异性的,并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应,但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。

两种压电效应的关系 可以证明,正压电效应和逆压电效应中的系数是相等的,且具有正压电效的材料必然具有逆压电效应。 依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 这里再介绍一下电致伸缩效应。电致伸缩效应,即电介质在电场的作用下,由于感应极化作用而产生应变,应变大小与电场平方成正比,与电场方向无关。压电效应仅存在于无对称中心的晶体中。而电致伸缩效应对所有的电介质均存在,不论是非晶体物质,还是晶体物质,不论是中心对称性的晶体,还是极性晶体。 原理

压电陶瓷原理

压电陶瓷原理(转) 默认分类2008-04-12 20:36:46 阅读460 评论1 字号:大中小 压电现象是100多年前居里兄弟研究石英时发现的。那么,什么是压电效应呢? 当你在点燃煤气灶或热水器时,就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。生产厂家在这类压电点火装置内,藏着一块压电陶瓷,当用户按下点火装置的弹簧时,传动装置就把压力施加在压电陶瓷上,使它产生很高的电压,进而将电能引向燃气的出口放电,于是,燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功能就叫做压 电效应。 压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应力(称为逆压电效应)。如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系确实非常有意思。 压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能, 在未来的飞行器设计中占有重要的地位. 二、应用: 压电材料的应用领域可以粗略分为两大类:即振动能和超声振动能-电能换能器应用,包括电声换能器,水声换能器和超声换能器等,以及其它传感器和驱动器应用。 1、换能器 换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件 压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应,而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动,利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点,研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件,如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。 压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用,如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等,随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。为满足特定要求而开发的各种原型水声器件,采用了不同类型和形状的压电聚合物材料,如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等,以充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点,最后一个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场中,感知声场内的声压,且不致由于其自身存在使被测声场受到扰动。而聚合物的高弹性则可减小水听器件内的瞬态振荡,从而进一步增强压电聚合物水听器 的性能。 压电聚合物换能器在生物医学传感器领域,尤其是超声成像中,获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型性,使其易于应用到许多传感器产品中。

完整word版压电陶瓷片的原理及特性

压电陶瓷片的原理及特性压电效应具有可逆性:若在压电陶瓷片上 施以音频电压,就能产生机械振动,发出声响;反之,压电陶瓷片受到机械振动(或压力)时,片上就产生一定数量的电荷Q,从电极上可输出电压信号。 目前比较常见的锗钛酸铅压电陶瓷片(PZT),是用锆、钛、铅的氧化物配制后烧结而成的。鉴于人耳对频率约为3kHz的音响最敏感,所以通常将压电陶瓷片的谐振频率f0设计在3kHz左右。考虑到在低频下工作,仅用一片压电陶瓷片难以满足频率要求,—般采用双膜片结构,其外形与符号如图1所示。它是把直径为d的压电陶瓷片与直径为D的金属振动片复合而成的。D一般为15~40mm,复合振动片的总厚度为h。 当压电材料—定时,谐振频率与h成正比,与(D/2)2成反比。谐振频率fo愈大,低频特性愈D所示。显然2(a)呈指数关系,如图D与复合振动片的直径.好。压电陶瓷片作传声器使用时,工作频率约为300Hz~5kHz。压电陶瓷片的阻

抗Z取决于d/D之比,由图2(b)可见,阻抗随d/D比值的增大而降低。>压电陶瓷片的驱动 压电陶瓷片有两种驱动方式。第一种是自激振荡式驱动。其电路原理是通过晶体管放大器提供正反馈,构成压电晶体振荡器,使压电陶瓷片工作在谐振频率fo 上而发声。此时压电陶瓷片呈低阻抗,输出音量受输入电流控制,因此亦称为电流驱动型。 第二种为他激振荡式驱动,利用方波(或短形波)振荡器来激励发声。这时压电陶瓷片一般工作于fo之外的频率上,因此阻抗较高,输入电流较小,它居于电压驱动式。其优点是音域较宽。音色较好。>压电陶瓷片的测试方法 1、电压测试法 在业余条件下,可以用万用表的电压挡来检查压电陶瓷片的质量好坏,具体方法是:将万用表拨至2.5V直流电压档,左手拇指与食指轻轻握住压电陶瓷片的两面,右手持两支表笔,红表笔接金属片,黑表笔横放在陶瓷表面上,如图1所示。然后左手拇指与食指稍用力压紧一下,随即放松,压电陶瓷片上就先后产生两个极性相反的电压倍号,使指针先是向右捏一下,接着返回零位,又向左摆一下。摆动幅度约为0.1~0.15V。在压力相同的情况下,摆幅愈大,压电陶瓷片的灵敏度愈高。若表针不动,说明压电陶瓷片内部漏电或者破损。 交换两支表笔位置后重新试验,指针摆动顺序应为:向左摆->回零->向右摆->回零。 在意事项: ①如果用交流电压档,就观察不到指针摆动情况,这是由于所产生的电压信号变化较缓慢的缘故。 ②检查之前,首先用R×1k或R×10k档测量绝缘电阻,应为无穷大,否则证明漏电,压电陶瓷片受强烈震动而出现裂纹后,可用电烙铁在裂纹处薄薄地徐上一层焊锡,—般能继续使用。 ③检查时用力不宜过大、过猛,更不得弯折压电陶瓷片;勿使表笔头划伤陶瓷片,以免损坏片子。 ④若在压电陶片上一直加恒定的压力,由于电荷不断泄漏,指针摆动一下就会慢慢地回零。. 2.电流测试法 利用万用表50uA挡,也可以检查压电陶瓷片的好坏。电路如图2所示。将红表笔接金属片,黑表笔接压电陶瓷表面。两手沿轴向施以作用力+F、-F时,表针应向右摆几个微安;再松开手时,表针又向左摆几个微安;设施力与松力时间均为dt,则通过微安表的电流平均值分别为:I=+Q/△t,I2=-Q/△t。

压电效应的应用及原理

压电效应的应用及原理 一、压电效应的原理:  压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应力(称为逆压电效应)。如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系确实非常有意思。 压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能,在未来的飞行器设计中占有重要的地位。 二、压电效应的应用: 压电材料的应用领域可以粗略分为两大类:即振动能和超声振动能-电能换能器应用,包括电声换能器,水声换能器和超声换能器等,以及其它传感器和驱动器应用。 1、换能器 换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件 压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应,而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动,利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点,研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件,如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。 压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用,如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等,随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。为满足特定要求而开发的各种原型水声器件,采用了不同类型和形状的压电聚合物材料,如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等,以充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点,最后一个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场中,感知声场

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