近代物理实验》 压电陶瓷的压电常数测量 房文静 近代物理实验》 中圆不油大号国 IINAUXIV生YOp2OL曰
EXIT 《近代物理实验》 《近代物理实验》 压电陶瓷的压电常数测量 房文静
压电陶瓷的压电常数测量 压电效应及压电材料简介 压电陶瓷的极化与压电性 压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 压电常数的测量原理 实验43压电陶瓷的压电常数测量 《近代物理实验》 中圆不油大号国 CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
EXIT 《近代物理实验》 压电陶瓷的压电常数测量 ◼ 压电效应及压电材料简介 ◼ 压电陶瓷的极化与压电性 ◼ 压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 ◼ 压电常数的测量原理 ◼ 实验4-3 压电陶瓷的压电常数测量
压电效应及压电材料简介 压电效应：是电介质材料中一种机械能与电能互换的现象。 正压电效应：机械能转化为电能的现象。 逆压电效应：电能转化为机械能的现象。 >压电材料：晶格内原子间特殊排列方式，有应力场与电场耦合效应 的材料。 分类：压电单晶体、压电聚合物、压电复合材料 压电多晶体（压电陶瓷） 近代物理实验》 中圆不油大号陶 IINAUXIV作YOp2OL曰
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 压电效应：是电介质材料中一种机械能与电能互换的现象。 正压电效应：机械能转化为电能的现象。 逆压电效应：电能转化为机械能的现象。 ➢ 压电材料：晶格内原子间特殊排列方式，有应力场与电场耦合效应 的材料。 分类：压电单晶体、压电聚合物、压电复合材料 压电多晶体（压电陶瓷） 压电效应及压电材料简介
压电陶瓷的极化与压电性 压电陶瓷：具有类似铁磁性材料的电畴结构。 具有压电性的压电陶瓷是一种经过极化处理后的人 工多晶铁电体。 自由电荷 七+++++ 束缚电荷 (a未极化的陶瓷 ()正在极化的陶瓷 (©)极化后的陶宽 +++七+ 自由电荷 压电陶瓷的极化 束缚电荷和自由电荷排列示意图 《巛近代物理实验》 中圆不油大号国 CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 压电陶瓷：具有类似铁磁性材料的电畴结构。 具有压电性的压电陶瓷是一种经过极化处理后的人 工多晶铁电体。 压电陶瓷的极化与压电性 束缚电荷和自由电荷排列示意图 − − − − − − + + + + + + + + + + + + − − − − − − 自由电荷 自由电荷 束缚电荷
压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 正压电效应 外力使压电陶瓷片内的束缚电荷之间的 距离变小，电畴发生偏转，极化强度变小 因此其表面的自由电荷有部分被释放而呈 现带电现象。撤去外力，极化强度增大 十十十十 吸附自由电荷而呈现充电现象。 正压电效应示意图 因受力而产生的机械效应转变为电效应，（实线代表形变前的情况， 虚线代表形变后的情况) 机械能转变为电能。 近代物理实验》 中圆不油大号国 IINAUXIV生YOp2OL曰
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 正压电效应 外力使压电陶瓷片内的束缚电荷之间的 距离变小，电畴发生偏转，极化强度变小， 因此其表面的自由电荷有部分被释放而呈 现带电现象。撤去外力，极化强度增大， 吸附自由电荷而呈现充电现象。 因受力而产生的机械效应转变为电效应， 机械能转变为电能。 压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 极化方向 正压电效应示意图 （实线代表形变前的情况， 虚线代表形变后的情况） F － ＋
压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 逆压电效应 外加电场使压电陶瓷产生压电形变。 原因：受电场作用晶体内部产生了压电 ++++++ 应力，通过应力作用产生了压电形变。 极化 方 撒去外场，压电形变消失。 因外加电场而产生的电效应转变为机 +++++十 械效应，电能转变为机械能。 逆压电效应示意图 《近代物理实验》 中圆不油大号国 CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 逆压电效应 外加电场使压电陶瓷产生压电形变。 原因：受电场作用晶体内部产生了压电 应力，通过应力作用产生了压电形变。 撤去外场，压电形变消失。 因外加电场而产生的电效应转变为机 械效应，电能转变为机械能。 压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － 极化 方向 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ Ｅ 逆压电效应示意图
压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 正压电效应 电荷与外力的关系： 式中：Q为电荷(C); 另压电常数(CN)； 为作用力(N): 下标 表永方向。 ?近代物理实验》 中圆不油大号国 HIINAUXIV作HYOp2OL曰
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 正压电效应 电荷与外力的关系： 式中： 为电荷（C）； 为压电常数（C/N）； 为作用力（N）; 下标 表示方向。 压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 Qm = dmjFj Qm mj d Fj m, j
压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 逆压电效应 形变与外场的关系： S =dinEn 式中：S为压电形变； 为压电常数(mN); 为外加电场(V/m)； 下标 表乐方向。 《巛近代物理实验》 中圆不油大号✉ CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 逆压电效应 形变与外场的关系： 式中： 为压电形变； 为压电常数（m/V）； 为外加电场（V/m）; 下标 表示方向。 压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应 Si = dinEn Si din En i,n
压电常数的测量原理 压电常数：反映力学量与电学量相互耦合的 线性响应系数。表征了压电效应的强弱。压电 陶瓷的压电常数越高，压电性能越好。 压电效应的可逆性。对于正和逆压电效应来 讲，压电常数的数值相同。 逆压电效应测量 巛近代物理实验》 中圆不油大号陶 HIINAUXIV作YOp2O白
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 压电常数：反映力学量与电学量相互耦合的 线性响应系数。表征了压电效应的强弱。压电 陶瓷的压电常数越高，压电性能越好。 ➢ 压电效应的可逆性。对于正和逆压电效应来 讲，压电常数的数值相同。 ➢ 逆压电效应测量 压电常数的测量原理
压电常数的测量原理 压电常数：压电陶瓷极化方向选z方向。 S =d3E3 z方向外加电场后，压电陶瓷片在z方向产生线性应变，“d33 表示形变方向与测量时的外加电场方向相同。 上式乘以厚度t △t=S3T=d33Et=d33U 测厚度的变化量和外加电压，求得压电常数(/V)。 《近代物理实验》 中圆不油大号国 CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 压电常数：压电陶瓷极化方向选z方向。 ➢ z方向外加电场后，压电陶瓷片在z方向产生线性应变，“d33 ” 表示形变方向与测量时的外加电场方向相同。 ➢ 上式乘以厚度t 测厚度的变化量和外加电压，求得压电常数（m/V）。 压电常数的测量原理 S3 = d33E3 t = S3 T = d33E3 t = d33U