文档介绍：湖南工业大学毕业论文

压电原理与压电式传感器
系部: 物理与电子工程系
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摘要 2
关键词: 3
引言: 3
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2压电材料 7
细晶粒压电陶瓷 7
    8
-高聚物复合材料    8
    8
3、压电式传感器 9
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  11
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参考文献 12
摘要
本文除重点介绍压电效应以外,还要介绍电致伸缩效应,并讨论铁电性压电材料的特点和代表性的铁电性压电材料。压电材料在机电换能、传感计测、频率选择和控制等方面实现了广泛的应用。
This article focuses on piezoelectric effect in addition to outside, but also introduced the electrostrictive effect, and discuss the ferroelectric characteristics of piezoelectric materials and representative ferroelectric piezoelectric material. Piezoelectric material in electrical and mechanical transducer, sensor measurement, the frequency of choice and control to achieve a wide range of applications.
关键词:
压电原理,压电效应,变压器
Piezoelectric theory, piezoelectric effect, transformers
  引言:
压电现象是100多年前居里兄弟研究石英时发现的。居里兄弟在研究热电性与晶体对称的关系时,发现压力可产生电效应,即在某些晶体的特定方向加压力时,相应的表面上出现正负的电荷,而且电荷密度与压力大小成正比。居里兄弟所报道的这些晶体中就有后来广为研究的铁电体酒石酸钾钠(罗息盐)。1881年Lippman应用热力学原理预言了逆压电效应(converse piezoelectric effect),即电场可以引起与之成正比的应变。很快这一预言被居里兄弟用实验所证实了。 接着Hankl引入了piezoelectricity(压电性)这个名词。Voigt应用对称性原理建立了压电性的唯象理论。他将弹性顺度张量和极化矢量的分量与晶体的对称操作联系起来,得知在32个晶体点群中作为三阶张量的压电常量有哪些张量元不为零,并指出它们之间有什么关系。在微观理论方面,玻恩和他合作者在晶格动力学的框架内研究了压电效应,并且计算了一些晶体(如闪锌矿)的压电常量。[1]
压电材料的实用化是进一步研究压电效应的推动力。实用化方面早期有两个奠定性的工作。第一,1916年郎之万发明了用石英晶体制作的水声发射器和接收器,并用于探测水下的物体。第二,1918年Cady通过对罗息盐晶体在机械谐振频率附近的特异的电性能研究发明了谐振器。前者是最早的压电换能器,后者则为压电材料材料在在通信技术和频率控制等方面的应用奠定基础[2]

处理电介质平衡性质的基本理论是线性理论。该理论成立条件是系统状态相对其初始态的偏离较小,在特征函数对独立变量的展开式中可忽略二次以上的高次项,而在热力学量对独立变量的展开式中可以只取线性项。
考虑以温度T,应力X和电场E为独立变量的情况,于是相应的特征函数为吉布斯自由能G。假设温度、应力和电场分别发生了小的变化dT,dX和dE,而且初始态的应力和电场为零,故dX=X,和dE=E。当这些变化足够小时,可用泰勒级数展开G,只取到二次项
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因为
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所以
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将dS,x和D看成是dT,X和E的函数,在零应力和零电场附近作泰勒展开,取近似只保留一次项
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利用式()此三式成为
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引入
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