压电功能材料课件

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1、第四章第四章 压电材料与应用压电材料与应用压电功能材料vv自动点火煤气灶自动点火煤气灶自动点火煤气灶自动点火煤气灶 vv超声按摩器美容超声按摩器美容超声按摩器美容超声按摩器美容 vvB B超仪超仪超仪超仪 vv水中打捞、无损检测、石油开采水中打捞、无损检测、石油开采水中打捞、无损检测、石油开采水中打捞、无损检测、石油开采压电功能材料B超探头用高性能压电陶瓷晶片超探头用高性能压电陶瓷晶片主要用途：高档医用主要用途：高档医用B超探头超探头材料性能：介电常数可高达材料性能：介电常数可高达5000、6000、7000系列系列压电功能材料压电陶瓷特性之一是力压电陶瓷特性之一是力压电陶瓷特性之一是力压电陶

2、瓷特性之一是力电特性，有力作用就产生电。电特性，有力作用就产生电。电特性，有力作用就产生电。电特性，有力作用就产生电。 力有多种形式，可以说力是无处不有、无时不有。风力每力有多种形式，可以说力是无处不有、无时不有。风力每力有多种形式，可以说力是无处不有、无时不有。风力每力有多种形式，可以说力是无处不有、无时不有。风力每时每刻有，海浪汹涌时时刻刻有，海浪拍打海岸更是力量无时每刻有，海浪汹涌时时刻刻有，海浪拍打海岸更是力量无时每刻有，海浪汹涌时时刻刻有，海浪拍打海岸更是力量无时每刻有，海浪汹涌时时刻刻有，海浪拍打海岸更是力量无比。地面上，火车沿铁轨奔驰，地铁、轻轨机车沿轨道行驶，比。地面上，火车沿

3、铁轨奔驰，地铁、轻轨机车沿轨道行驶，比。地面上，火车沿铁轨奔驰，地铁、轻轨机车沿轨道行驶，比。地面上，火车沿铁轨奔驰，地铁、轻轨机车沿轨道行驶，时时刻刻产生巨大的力。汽车行驶，人们步行都产生力。所时时刻刻产生巨大的力。汽车行驶，人们步行都产生力。所时时刻刻产生巨大的力。汽车行驶，人们步行都产生力。所时时刻刻产生巨大的力。汽车行驶，人们步行都产生力。所有这些力都是无价的。如果能把这些无价力与压电陶瓷的力有这些力都是无价的。如果能把这些无价力与压电陶瓷的力有这些力都是无价的。如果能把这些无价力与压电陶瓷的力有这些力都是无价的。如果能把这些无价力与压电陶瓷的力电特性挂起钩来，必然会产生有用的电。对此

4、，让我们期待电特性挂起钩来，必然会产生有用的电。对此，让我们期待电特性挂起钩来，必然会产生有用的电。对此，让我们期待电特性挂起钩来，必然会产生有用的电。对此，让我们期待吧！吧！吧！吧！压电功能材料一、概述 在1880年，居里兄弟首先在单晶上发现压电效应。 在1940年前，人们知道有两类铁电体：罗息盐和磷酸二氢钾盐，具有压电性。 在在在在19401940年后，发现了年后，发现了年后，发现了年后，发现了BaTiOBaTiO3 3是一种铁电体，具有强的压是一种铁电体，具有强的压是一种铁电体，具有强的压是一种铁电体，具有强的压电效应。是压电材料发展的一个飞跃。电效应。是压电材料发展的一个飞跃。电效应。

5、是压电材料发展的一个飞跃。电效应。是压电材料发展的一个飞跃。 在1950年后，发现了压电PZT体系，具有非常强和稳定的压电效应，具有重大实际意义的进展。 在1970年后，添加不同添加剂的二元系PZT陶瓷具有优良的性能，已经用来制造滤波器、换能器、变压器等。 随着电子工业的发展，对压电材料与器件的要求就越来越高了，二元系PZT已经满足不了使用要求，于是研究和开发性能更加优越的三元、四元甚至五元压电材料。 压电功能材料二、压电效应 压电效应产生的根源是晶体中离子电荷的位移，当不存在应变时电荷在晶格位置上分布是对称的，所以其内部电场为零。 但当给晶体施加应力则电荷发生位移，如果电荷分布不再保持对称就

6、会出现净极化，并将伴随产生一个电场，这个电场就表现为压电效应压电效应压电效应压电效应。在自然界中大多数晶体都具有压电效应，在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压电效应十分微弱。但压电效应十分微弱。压电功能材料一、压电效应一、压电效应一、压电效应一、压电效应1 1、正（顺）压电效应、正（顺）压电效应、正（顺）压电效应、正（顺）压电效应2 2、逆压电效应（电致伸缩）、逆压电效应（电致伸缩）、逆压电效应（电致伸缩）、逆压电效应（电致伸缩）压电功能材料压电介质压电介质压电介质压电介质正压电效应正压电效应正压电效应正压电效应Q(E)Q(E)电能电能电能电能T(S)T(S)机械能机械能机械能机械能逆压电

7、效应逆压电效应逆压电效应逆压电效应压电常数压电常数压电常数压电常数弹性常数（刚度）弹性常数（刚度）弹性常数（刚度）弹性常数（刚度）介电常数介电常数介电常数介电常数机电耦合系数机电耦合系数机电耦合系数机电耦合系数压电效应强弱：灵敏度压电效应强弱：灵敏度压电效应强弱：灵敏度压电效应强弱：灵敏度固有频率、动态特性固有频率、动态特性固有频率、动态特性固有频率、动态特性固有电容、频率下限固有电容、频率下限固有电容、频率下限固有电容、频率下限机电转换效率机电转换效率机电转换效率机电转换效率压电功能材料三、压电性能三、压电性能1 1、压电系数、压电系数d d3333 压电系数是反映力学量（应力或应变）与电学

8、量压电系数是反映力学量（应力或应变）与电学量（电位移或电场）间相互耦合的线性响应系数。（电位移或电场）间相互耦合的线性响应系数。 当沿压电陶瓷的极化方向（当沿压电陶瓷的极化方向（z z轴）施加压应力轴）施加压应力T T3 3时，时，在电极面上产生电荷，则有以下关系式：在电极面上产生电荷，则有以下关系式： 式中式中d d3333为压电系数，足标中第一个数字指电场方为压电系数，足标中第一个数字指电场方向或电极面的垂直方向，第二个数字指应力或应变方向或电极面的垂直方向，第二个数字指应力或应变方向；向；T T3 3为应力；为应力；D D3 3为电位移。为电位移。压电功能材料 压电系数或压电常数是压电介

9、质把机械能（或电能）转换为电能（或机械能）的比例常数，反映了应力（T）、应变（S）、电场（E）或电位移（D）之间的联系，直接反映了材料机电性能的耦合关系和压电效应的强弱，从而引出了压电方程。压电系数或压电常数压电系数或压电常数: 衡量材料压电衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出灵敏度。输出灵敏度。 压电功能材料2 2、机电耦合系数、机电耦合系数K Kp p 机电耦合系数机电耦合系数K K是一个综合反映压电陶瓷的机械能与电能之间耦是一个综合反映压电陶瓷的机械能与电能之间耦合关系的物理量，是压电材料进行机合关系的物理量，是压电材料进行机电能量转换能力的反

10、映。电能量转换能力的反映。机电耦合系数的定义是：机电耦合系数的定义是：或或 压电陶瓷振子（具有一定形状、大小和被覆工作电极的压电陶压电陶瓷振子（具有一定形状、大小和被覆工作电极的压电陶瓷体）的机械能与其形状和振动模式有关，不同的振动模式将有瓷体）的机械能与其形状和振动模式有关，不同的振动模式将有相应的机电耦合系数。相应的机电耦合系数。如对薄圆片径向伸缩模式的耦合系数为如对薄圆片径向伸缩模式的耦合系数为K Kp p（平面耦合系数）；（平面耦合系数）；薄形长片长度伸缩模式的耦合系数为薄形长片长度伸缩模式的耦合系数为K K3131（横向耦合系数）；（横向耦合系数）；圆柱体轴向伸缩模式的耦合系数为圆柱

11、体轴向伸缩模式的耦合系数为K K3333（纵向耦合系数）等。（纵向耦合系数）等。压电功能材料v机电耦合系数（Kp）是压电材料进行机-电能量转换的能力反映。它与材料的压电常数、介电常数和弹性常数等参数有关，是一个比较综合性的参数。其值总是小于其值总是小于1。压电功能材料KpK33KtK15K31压电功能材料3 3、机械品质因数、机械品质因数Q Qm m 压电陶瓷在振动时，为了克服内摩擦需要消耗能量。机械品质压电陶瓷在振动时，为了克服内摩擦需要消耗能量。机械品质因数因数Q Qm m是反映能量消耗大小的一个参数。是反映能量消耗大小的一个参数。Q Qm m越大，能量消耗越小。机越大，能量消耗越小。机械

12、品质因数械品质因数Q Qm m的定义式是：的定义式是：其中：其中：fr为压电振子的谐振频率为压电振子的谐振频率fa为压电振子的反谐振频率为压电振子的反谐振频率R为谐振频率时的最小阻抗为谐振频率时的最小阻抗Zmin（谐振电阻）（谐振电阻）C0为压电振子的静电容为压电振子的静电容C1为压电振子的谐振电容为压电振子的谐振电容压电功能材料 4 4、弹弹弹弹性性性性常常常常数数数数: : 压压压压电电电电材材材材料料料料的的的的弹弹弹弹性性性性常常常常数数数数、刚刚刚刚度度度度决决决决定定定定着着着着压压压压电电电电器器器器件件件件的的的的固固固固有有有有频频频频率率率率和和和和动态动态动态动态 特性特

13、性特性特性。 5 5、介电常数、介电常数、介电常数、介电常数 6 6、介电损耗、介电损耗、介电损耗、介电损耗压电功能材料四、压电陶瓷的压电现象四、压电陶瓷的压电现象四、压电陶瓷的压电现象四、压电陶瓷的压电现象人造多晶体：经极化处理后的人工多晶铁电体人造多晶体：经极化处理后的人工多晶铁电体人造多晶体：经极化处理后的人工多晶铁电体人造多晶体：经极化处理后的人工多晶铁电体电畴电畴电畴电畴未极化前：不具压电性未极化前：不具压电性未极化前：不具压电性未极化前：不具压电性撤销外电场撤销外电场撤销外电场撤销外电场加外电场加外电场加外电场加外电场E E压电功能材料对外不呈极性对外不呈极性对外不呈极性对外不呈极

14、性加力加力加力加力F F：放电现象：放电现象：放电现象：放电现象取消取消取消取消F F：充电现象：充电现象：充电现象：充电现象机械能机械能机械能机械能电能电能电能电能正压电效应：正压电效应：正压电效应：正压电效应：压电功能材料 受力方向受力方向受力方向受力方向不同，引起压电晶体切片的不同，引起压电晶体切片的不同，引起压电晶体切片的不同，引起压电晶体切片的不同变形不同变形不同变形不同变形，可在不同表面上测得，可在不同表面上测得，可在不同表面上测得，可在不同表面上测得电荷电荷电荷电荷实用压电效应有三种类型(见上图) 虚线表示压电晶体切片的原始形状 实线表示压电晶体切片的受力变形后的形状图(a)是纵

15、向压电效应，压电片在x方向上受正向应力 变形后在垂直于x方向的平面上产生电荷图(b)是横向压电效应，压电片在y方向上受正向应力 则它还在垂直于x方向的平面上产生电荷图(c)是切向压电效应，压电片在y方向上受切向应力 则在垂直于x方向的平面上产生电荷压电功能材料压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电效应 压电陶瓷属于铁电体物质，是一种人造的多晶体压电材料。 它由无数细微的电畴组成。在无外电场时，各电畴杂乱分布， 其极化效应相互抵消，因此原始的压电陶瓷不具有压电特性。 只有在一定的高温(100170)下，对两个极化面加高压电场进行人工极化后，陶瓷体内部保留有很强的剩余极化强度， 当沿极化方向（定为z轴）

16、施力时，则在垂直于该方向的两个极化面上产生正、 负电荷，其电荷量Q与力F成正比，即 Q=d33F （4-3） 式中，d33称为纵向压电系数，可达几十至数百。实用的压电陶瓷片的结构形式与压电极性如图4-3所示。三角牌压电陶瓷片的特性见表4-2。 压电功能材料图4-3 压电陶瓷片 压电功能材料压电陶瓷的极化工艺压电陶瓷的极化工艺 极化工艺极化工艺是指在压电陶瓷上加一个强直流电场，使是指在压电陶瓷上加一个强直流电场，使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列。陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列。只有经过极化工艺只有经过极化工艺只有经过极化工艺只有经过极化工艺处理的陶瓷，才能够显示压电效应。处理的陶瓷，才能够显示压

17、电效应。处理的陶瓷，才能够显示压电效应。处理的陶瓷，才能够显示压电效应。1 1 1 1 极化电场极化电场极化电场极化电场 极化电场是极化工艺中最主要的因素，极化电场越极化电场是极化工艺中最主要的因素，极化电场越高，促使电畴取向排列的作用越大，极化越充分，一般高，促使电畴取向排列的作用越大，极化越充分，一般以以KpKp达到最大值的电场为极化电场。达到最大值的电场为极化电场。 极化电场必须大于样品的矫顽场，通常为矫顽场的极化电场必须大于样品的矫顽场，通常为矫顽场的2 23 3倍，以常见的锆钛酸铅（倍，以常见的锆钛酸铅（PZTPZT）压电陶瓷为例，其矫）压电陶瓷为例，其矫顽场一般为顽场一般为8008

18、001200V/mm1200V/mm，极化电场一般取，极化电场一般取200020003000V/mm3000V/mm。压电功能材料3 3 极化温度极化温度 在极化电场和时间一定的条件下，极化温度高，电在极化电场和时间一定的条件下，极化温度高，电畴取向排列容易，极化效果好。畴取向排列容易，极化效果好。 温度过高，陶瓷的电阻率越小，耐压强度降低，由温度过高，陶瓷的电阻率越小，耐压强度降低，由于高电场作用导致陶瓷体击穿，损坏压电陶瓷。常用压于高电场作用导致陶瓷体击穿，损坏压电陶瓷。常用压电陶瓷材料的极化温度一般为电陶瓷材料的极化温度一般为5050150150。2 2 极化时间极化时间 外加电场后，极

19、化初期主要是陶瓷内部外加电场后，极化初期主要是陶瓷内部180180电畴电畴的反转，之后是的反转，之后是9090电畴的转向，而电畴的转向，而9090电畴的转向会电畴的转向会由于内应力的阻碍而较难进行，因此适当延长极化时间，由于内应力的阻碍而较难进行，因此适当延长极化时间，电畴取向排列的程度高，极化效果好。一般极化时间为电畴取向排列的程度高，极化效果好。一般极化时间为10min10min50min50min。 极化电场、极化时间和极化温度三者必须综合考虑，它们之间极化电场、极化时间和极化温度三者必须综合考虑，它们之间互有影响，应通过实验最终确定最佳极化工艺参数。互有影响，应通过实验最终确定最佳极化

20、工艺参数。压电功能材料PZT材料结构特征材料结构特征 PZT是典型的钙钛矿型结构，化学通式为是典型的钙钛矿型结构，化学通式为ABO3这些含氧八面体的铁电氧化物的自发极化主要来这些含氧八面体的铁电氧化物的自发极化主要来源于源于B位离子偏离氧八面体中心的位移位离子偏离氧八面体中心的位移 压电功能材料PZT未加电压时PZT加上电压时之內部离子运动O2Pb压电功能材料压电陶瓷的制造工艺工艺： 原料 配料 球磨 预烧 烧成 被银 极化 检测（1）原料对性能的影响 原料的纯度和所处的状态对压电陶瓷材料的性能有极大的影响。同一配方，使用不同出处的原料可能得到不同性能的陶瓷，因此根据杂质对性能的影响，一般来说

21、，配料中用量大的原料，要求纯度高些，要求达98%以上。而用量很小的添加剂，即使纯度低些也不致引入较多的杂质。压电功能材料（2）合成条件对性能的影响 预烧的主要目的是为了使化学反应充分进行，合成钙钛矿型结构的主晶相。500600：未反应600700：PbO+TiO2 PbTiO3700750：PbTiO3+PbO+TiO2 Pb（Zr1-XTiX）O3 750800：PbTiO3+ Pb（Zr1-XTiX）O3 Pb（Zr0.5Ti0.5）O3 压电功能材料（3）烧成条件对性能的影响A 温度和时间B 组成对烧结的影响 添加剂对烧结的影响： “软性”添加剂可以促进烧结；“硬性”添加剂使烧结不易进行

22、；晶格畸变对烧结有利；液相烧结可以促进烧结压电功能材料（4）极化程度对性能的影响 压电陶瓷材料必须经过极化之后才具有压电性能。 极化就是在直流电场的作用下使铁电畴沿电场方向取向。 同一配方，如极化条件不同，极化进行的程度不同，材料的性能指标可以相差很大。一般随着极化程度的提高，d33、Kp增加。介电损耗随着极化程度的提高而降低。Qm随极化程度的提高而升高。压电功能材料高分子压电材料（高分子压电材料（PVDFPVDF）PVDF有很强的压电特性，同时还具有类似铁电晶体的迟滞特性和热释电特性， 因此广泛应用于压力、 加速度、 温度、 声和无损检测等领域。 尤其在医学中， 由于它与人体声阻抗十分接近，

23、 无需阻抗变换， 且便于和人体贴紧接触、 安全舒适、 灵敏度高、 频带宽， 故广泛用作脉搏计、 血压计、 起搏计、 生理移植和胎心音探测器等传感元件。 PVDF有很好的柔性和加工性能， 可制成有不同厚度和形状各异的大面积有挠性的膜， 适于做大面积的传感阵列器件。PVDF分子结构链中有氟原子， 使其化学稳定性和耐疲劳性高、吸湿性低，并具有良好的热稳定性。 压电功能材料五、石英晶体的压电特性五、石英晶体的压电特性五、石英晶体的压电特性五、石英晶体的压电特性居里点居里点居里点居里点573573，六角晶系结构，六角晶系结构，六角晶系结构，六角晶系结构光轴光轴光轴光轴电轴电轴电轴电轴机械轴机械轴机械轴机

24、械轴压电功能材料x x轴方向受力：压力轴方向受力：压力轴方向受力：压力轴方向受力：压力x x轴方向受力：拉力轴方向受力：拉力轴方向受力：拉力轴方向受力：拉力y y轴方向受力：压力轴方向受力：压力轴方向受力：压力轴方向受力：压力y y轴方向受力：拉力轴方向受力：拉力轴方向受力：拉力轴方向受力：拉力压电功能材料 石石英英晶晶体体的的每每一一个个晶晶体体单单元元中中，有有三三个个硅硅离离子子和和六六个个氧氧离离子子，正正负负离离子子分分布布在在正正六六边边形形的的顶顶角角上上，如如下下图图所所示示。当当作作用用力力为为零零时时，正正负负电电荷荷相相互互平平衡衡，所所以以外部没有带电现象外部没有带电现

25、象, ,而受力后破坏了平衡而受力后破坏了平衡, ,就带电了。就带电了。压电功能材料六、六、 压电材料与应用压电材料与应用压电功能材料常用压电材料常用压电材料常用压电材料常用压电材料压电功能材料表表6-1常用压电材料性能参数常用压电材料性能参数压电功能材料具有压电效应的材料称为压电材料压电晶体，即：天然的单晶体，如天然石英晶体等压电陶瓷，即：人工制造的多晶体，如钛酸钡、锆钛酸铅(简称PZT)等有机聚合物的铁电体加工而成的压电薄膜是一种柔性薄膜压电新材料，常用的有：聚偏氟乙烯(PVF2)等 适于特殊表面形状上的测力，是一种很有前途的压电材料天然晶体性能稳定、机械性能好；人造晶体的灵敏度较高 应用领

26、域不同压电陶瓷和压电薄膜等人造压电材料需作极化处理后才具有压电性能 人造压电材料在高压电场下放置数小时，使内部晶体整齐排列只有通过极化处理，这种材料才能实际应用压电功能材料压电陶瓷压电陶瓷1 1、钛酸钡压电陶瓷钛酸钡压电陶瓷钛钛酸酸钡钡（BaTiO3）是是由由碳碳酸酸钡钡（BaCO3）和和二二氧氧化化钛（钛（TiO2）按）按1：1分子比例在高温下合成的压电陶瓷。分子比例在高温下合成的压电陶瓷。它它具具有有很很高高的的介介电电常常数数和和较较大大的的压压电电系系数数（约约为为石石英英晶晶体体的的50倍倍）。不不足足之之处处是是居居里里温温度度低低（120），温度稳定性和机械强度不如石英晶体。温度

27、稳定性和机械强度不如石英晶体。2 2、锆钛酸铅系压电陶瓷（锆钛酸铅系压电陶瓷（PZT） 锆锆 钛钛 酸酸 铅铅 是是 由由 PbTiO3和和 PbZrO3组组 成成 的的 固固 溶溶 体体Pb（Zr、Ti）O3。它它与与钛钛酸酸钡钡相相比比，压压电电系系数数更更大大，居居里里温温度度在在300以以上上，各各项项机机电电参参数数受受温温度度影影响响小小，时时间间稳稳定定性性好好。此此外外，在在锆锆钛钛酸酸中中添添加加一一种种或或两两种种其其它它微微量量元元素素（如如铌铌、锑锑、锡锡、锰锰、钨钨等等）还还可可以以获获得得不不同同性性能能的的PZT材材料料。因因此此锆锆钛钛酸酸铅铅系系压压电电陶陶瓷

28、瓷是是目目前前压压电电式式传感器中应用最广泛的压电材料。传感器中应用最广泛的压电材料。压电功能材料4、压电半导体材料、压电半导体材料如如ZnO、CdS、ZnO、CdTe，这种力敏器件具有灵敏，这种力敏器件具有灵敏度高，响应时间短等优点。此外用度高，响应时间短等优点。此外用ZnO作为表面声波振作为表面声波振荡器的压电材料，可测取力和温度等参数。荡器的压电材料，可测取力和温度等参数。3 3、压电聚合物、压电聚合物 聚聚二二氟氟乙乙烯烯（PVF2）是是目目前前发发现现的的压压电电效效应应较较强强的的聚聚合合物物薄薄膜膜，这这种种合合成成高高分分子子薄薄膜膜就就其其对对称称性性来来看看，不不存存在在压

29、压电电效效应应，但但是是它它们们具具有有“平平面面锯锯齿齿”结结构构，存存在在抵抵消消不不了了的的偶偶极极子子。经经延延展展和和拉拉伸伸后后可可以以使使分分子子链链轴轴成成规规则则排排列列，并并在在与与分分子子轴轴垂垂直直方方向向上上产产生生自自发发极极化化偶偶极极子子。当当在在膜膜厚厚方方向向加加直直流流高高压压电电场场极极化化后后，就就可可以以成成为为具具有有压压电电性性能能的的高高分分子子薄薄膜膜。这这种种薄薄膜膜有有可可挠挠性性，并并容容易易制制成成大大面面积积压压电电元元件件。这这种种元元件件耐耐冲冲击击、不不易易破破碎碎、稳稳定定性性好好、频频带带宽宽。为为提提高高其其压压电电性性

30、能能还还可可以以掺掺入入压压电电陶瓷粉末，制成混合复合材料陶瓷粉末，制成混合复合材料( (PVF2PZT) )。压电功能材料压电材料一般应考虑以下主要特性：压电材料一般应考虑以下主要特性：1) 1) 具有较大的压电常数。具有较大的压电常数。2) 2) 压压电电元元件件的的机机械械强强度度高高、刚刚度度大大并并具具有有较较高高的的固固有振动频率。有振动频率。3) 3) 具有高的电阻率和较大的介电常数。具有高的电阻率和较大的介电常数。4) 4) 具具有有较较高高的的居居里里点点。居居里里点点高高可可以以得得到到较较宽宽的的工工作温度范围。作温度范围。5) 5) 压电特性不随时间蜕变，有较好的时间稳

31、定性。压电特性不随时间蜕变，有较好的时间稳定性。压电功能材料右图是压电式力传感器的结构图为提高传感器的灵敏度往往采用两片压电晶体片对放被测力作用在弹性顶盖上，直接传递到压电片上压电传感器压电传感器压电片受力变形产生电荷，由引线输出输出的电荷大小反映了作用力数值 压电功能材料压电功能材料右图是三向力传感器，它可分别测出x，y，z三个方向分量的合成力内部含有感知三个方向力的压电片元件(图a)每一方向有两片敏感压电片为了能分别感知3个方向的分力，三组压电片利用了两种不同的压电效应 利用横向或纵向压电效应感受z方向正压力 利用剪切压电效应感受x和y方向侧向压力三对压电片电荷分别反映三个方向力的分量压电

32、传感器压电传感器压电功能材料例例例例1 1：水深测量仪：水深测量仪：水深测量仪：水深测量仪压电功能材料压电功能材料例例例例2 2： 压电式血压传感器压电式血压传感器压电式血压传感器压电式血压传感器例例例例3 3：指套式电子血压计：指套式电子血压计：指套式电子血压计：指套式电子血压计压电功能材料压电功能材料例例例例4 4：汽车安全气囊系统：汽车安全气囊系统：汽车安全气囊系统：汽车安全气囊系统事故性碰撞：事故性碰撞：事故性碰撞：事故性碰撞：点火信号、电点火管、气体发生剂、点火信号、电点火管、气体发生剂、点火信号、电点火管、气体发生剂、点火信号、电点火管、气体发生剂、气体、充气、弹性体气体、充气、弹

33、性体气体、充气、弹性体气体、充气、弹性体压电功能材料压电功能材料用于结冰状况监测的冰传感器用于结冰状况监测的冰传感器用于结冰状况监测的冰传感器用于结冰状况监测的冰传感器结冰现象的危害：结冰现象的危害：结冰现象的危害：结冰现象的危害：铁路电力机车接触网导线上结冰影响机车正常行驶、铁路电力机车接触网导线上结冰影响机车正常行驶、铁路电力机车接触网导线上结冰影响机车正常行驶、铁路电力机车接触网导线上结冰影响机车正常行驶、冷库物资防冰、飞机安全飞行冷库物资防冰、飞机安全飞行冷库物资防冰、飞机安全飞行冷库物资防冰、飞机安全飞行结冰状况监测：是否结冰、冰层厚度结冰状况监测：是否结冰、冰层厚度结冰状况监测：是

34、否结冰、冰层厚度结冰状况监测：是否结冰、冰层厚度基于压电效应的冰传感器原理：基于压电效应的冰传感器原理：基于压电效应的冰传感器原理：基于压电效应的冰传感器原理：三电极片式压电器件：三电极片式压电器件：三电极片式压电器件：三电极片式压电器件：压电功能材料压电功能材料电极电极电极电极1 1、2 2间加交变电压：间加交变电压：间加交变电压：间加交变电压：压电晶体机械振动，系统压电晶体机械振动，系统压电晶体机械振动，系统压电晶体机械振动，系统的谐振频率：的谐振频率：的谐振频率：的谐振频率：等效刚度等效刚度等效刚度等效刚度等效质量等效质量等效质量等效质量冰层检测原理：冰层检测原理：冰层检测原理：冰层检测

35、原理：极板极板极板极板11上无附加物：以自身的谐振频率作机械振动；上无附加物：以自身的谐振频率作机械振动；上无附加物：以自身的谐振频率作机械振动；上无附加物：以自身的谐振频率作机械振动；极板极板极板极板11上有冰冻：冰层增加系统刚度，谐振频率增大；上有冰冻：冰层增加系统刚度，谐振频率增大；上有冰冻：冰层增加系统刚度，谐振频率增大；上有冰冻：冰层增加系统刚度，谐振频率增大；冰层越厚：刚度增加越大，谐振频率越大。冰层越厚：刚度增加越大，谐振频率越大。冰层越厚：刚度增加越大，谐振频率越大。冰层越厚：刚度增加越大，谐振频率越大。三电极压电元件：三电极压电元件：三电极压电元件：三电极压电元件：TT型型型型LCLC三端元件，构成振荡电路。三端元件，构成振荡电路。三端元件，构成振荡电路。三端元件，构成振荡电路。压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料压电功能材料汽车倒车雷达压电功能材料压电功能材料欢迎随时提问？！压电功能材料压电功能材料