Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэлектрическими называются кристаллы и текстуры, электризующиеся под
действием механических напряжений (прямой пъезоэффект) и деформирующиеся в
электрическом поле (обратный пьезоэффект). Пьезоэффект обладает
знакочувствительностью, т.е. происходит изменение знаков заряда при замене
сжатия растяжением и изменение знака деформации при изменении направления поля.
Пьезоэлектрическими свойствами обладают многие кристаллические вещества, такие
как кварц, турмалин, ниобат лития, сегнетова соль и другие, а также искусственно
создаваемые и специально поляризуемые в электрическом поле пьезокерамики
(титанат бария, титанат свинца, цирконат свинца и т.д.).
Наличие полярных направлений в пьезоэлектриках объясняет важность определенной
ориентации граней в пьезоэлементах относительно кристаллографических осей
кристалла х , у и z. Форма матрицы и значения пьезомодулей, приведенные в
таблице заданы относительно осей, совпадающих с кристаллографическими осями
кристалла. Это значит, что ребра пьезоэлемента должны быть ориентированы по осям
х, у и z.
Эти срезы называются соответственно осям X, Y и Z срезами. Для них механические
напряжения, действующие на грани, совпадают по направлениям с
кристаллографическими осями. Если пластина вырезана про¬извольно и напряжения
действуют в системе координат OX1,OY1 и OZ1, то тензор пьезомодуля должен быть
преобразован к другой системе координат. Для такого преобразования необходимо
вернуться к тензорной системе записи.
Область применения пьезоэлектрических преобразователей
а) при¬меняются в приборах для из¬мерения силы, давления, ус¬корения.
2. Преобразователи, в которых используется обратный пьезо-эффект,
применяются в каче¬стве излучателей ультразву¬ковых колебаний,
преобразо¬вателей напряжения в дефор¬мацию, например, в пьезоэлектрических реле,
исполнительных эле¬ментах автоматических систем, перемещающих зеркала
оптических приборов, обратных преобразователей приборов урав¬новешивания и т.
д.
3. Преобразователи, в которых используются одновременно пря¬мой и обратный
пьезоэффекты, — пьезорезонаторы, имеющие макси¬мальный коэффициент
преобразования одного вида энергии в другой на резонансной частоте и резко
уменьшающийся коэффициент преобра-зования при отступлении от резонансной
частоты, применяются в ка¬честве фильтров, пропускающих очень узкую полосу
частот