压电效应
受电场影响的电介质材料的尺寸变化

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热电效应被发现
在 1880
由雅克和皮埃尔·居里

压电晶体电充电

在机械应力下变形时

在 1880 雅克和皮埃尔·居里发现,当在机械应力下变形, 石英晶体在棱镜形表面上产生带电的电电荷(正负). 他们称这种反应为压电效应. 高于一定温度 (称为居里温度) 这些类型的材料拥有一个立方的基本细胞与对称的中心. 正电荷和负电荷的主要区域位于晶体基本细胞的中心. 材料是电电的. 没有可检测到的压电效应.

在制造过程中, 烧结后, 当冷却低于居里温度时,基本细胞的离子发生偏移. 正负电荷不再位于中心. 对称中心丢失,基本细胞发生自发极化. 初级细胞现在有一个电偶极子.

偶极性相互影响,并自发地形成方向均匀的区域, 所谓的 “魏施域”. 压电陶瓷的极化方向在统计上均匀分布, 使宏观体没有极化,因此不压电.

如果陶瓷暴露在强电场中, 这些域重新对齐到此字段. 只有在这种极化过程的帮助下,压电陶瓷才能获得其压电特性, 这对工业很重要.

压电传感器

机械应力下变形, 压电晶体电充电.

压电执行器

相同的材料 电场影响下的尺寸变化.

压电效应是某些晶体材料将机械应力转换为电信号的能力,反之亦然. 每个压电传感器也可以用作压电执行器. 工业中最重要的压电材料由铁电多晶陶瓷组成. 这些压电材料具有佩罗夫斯基特晶体结构.

弯曲执行器和传感器的工作原理

压电弯曲执行器

当两个压电陶瓷板与支撑材料粘合在一起并反驱动时, 这导致复合材料的明显变形,类似于双金属的情况. 其设计可实现几毫米或力至数牛顿的偏转,并可实现几毫秒的短周期时间.

因此, 压电弯曲执行器可作为高性能和快速响应的控制元件. 由于偏转速度高, 与使用电磁铁相比,生产率更高. 由于其紧凑的设计, 压电弯曲执行器占用的空间明显减少.

压电弯曲传感器

压电陶瓷折弯器也可用作传感器. 弯曲在两个陶瓷层上产生电荷/电压. 平行连接两个陶瓷层将增加电荷.

因此,它们适用于测量大动和小运动, 振动, 加速度和能源收集. 我们的压电弯弯器通常具有超过十亿个周期的工作寿命.

施加工作电压时陶瓷的收缩会导致弯曲执行器尖端的偏转和力. 或, 如果用力应用于尖端, 这会产生电荷.

弯曲执行器的重要参数

挠度

通常高达 2 毫米
麦克斯. 高达 10 毫米

阻挡力

通常高达 0.7 N
麦克斯. 高达 5 N

驱动电压 (直流)

通常向上
至 230 五

压电陶瓷弯曲执行器的典型特征值以其 总位移阻挡力工作电压.

最大值 挠度 压电弯曲执行器和最大 阻挡力 可以很容易地确定.

性能功能 三种不同类型的压电执行器: 力值与堆栈偏转的比较, 带路径变换和弯曲执行器的执行器.

使用压电陶瓷生成超声波

压电陶瓷反振器可设置成高频振荡 (超声) 通过定义的电压,因此是完美的超声波发生器. 压电的超声波速度常用于切割程序, 去除牙医或成像诊断的牙垢: 超声筛查.

因此,压电陶瓷注定会使液体或其他介质雾化,这不仅是因为它们的高可靠性. 对基于压电陶瓷元件的三种经验证的产生雾化方法进行了系统区分.

气溶胶 (雾化介质) 可以通过气穴生成, 例如. 聚焦超声波导致小气泡爆炸, 从而在液体表面排放气溶胶. 周围表面的刺激 (由压电陶瓷) 是介质可靠雾化的另一个选项.

到目前为止,最好的方法是所谓的网格雾化器. 在这里,非常均匀的气溶胶是在低排放速度下实现的. 穿孔磁盘 (被压电陶瓷包围) 在液体表面以超声波振动,数千个激光切割孔以低速发出均匀液滴.

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