压电效应及其原理

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1、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

2、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,

3、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。卄加咖喷便卅|休厂中腦迎拉仲夕卜力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。