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 玉电常数的测量原理 实验4-3压电陶瓷的压电常数测量 ?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》 中圆不油大号国 CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
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 束缚电荷 (a)未极化的陶瓷 ()正在极化的陶瓷 (©)极化后的陶瓷 +++七+ 一自由电荷 压电陶瓷的极化 束缚电荷和自由电荷排列示意图 《近代物理实验》 中国石油大号国 NAtW生YOEPETRO
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 CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
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。 E 极化 方向 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+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》 中国石油大号国 IINAUXIV生YOp2OL曰
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： 式冲：Q为电荷（c)； 另压电常数(CN): 为作用力(N): 下标 表录方向。 《巛近代物理实验》 中圆不油大号✉ CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
EXIT 《近代物理实验》 ➢ 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)； 外加电场(V/m): 下标 表乐方向。 巛近代物理实验》 中圆不油大号国 IINAUXIV生YOp2OL曰
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 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：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。 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=d3Et=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 IINAUXIV作YOp2OL曰
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
实验4-3压电陶瓷的压电常数测量 1、压电陶瓷的压电常数测量的基本组成 5 三部分组成： 迈克尔逊干涉装置 压电陶瓷特性实验仪 电源 15 E 12 1-氨澈光器2-侧平板3-扩束器4-固定镜（带压电陶瓷组件）5-分京器6-补偿板7-FP固定镜 8-F-P动镜9-旋臂架10-动镜预置螺旋11-动镜12-测微螺旋13-动镜施版14-白屏15-压力表座 图压电陶瓷特性实验仪基本结构 《近代物理实验》 中圆不油大号 CHINAUNIVERSITY OF PETROLELM
EXIT 《近代物理实验》 三部分组成： 迈克尔逊干涉装置 压电陶瓷特性实验仪 电源 1、压电陶瓷的压电常数测量的基本组成 实验4-3 压电陶瓷的压电常数测量 1-氦氖激光器 2-侧平板 3-扩束器 4-固定镜（带压电陶瓷组件） 5-分束器 6-补偿板 7-F-P固定镜 8-F-P动镜 9-旋臂架 1 0-动镜预置螺旋 1 1-动镜 1 2-测微螺旋 1 3-动镜拖板 1 4-白屏 1 5-压力表座 图 压电陶瓷特性实验仪基本结构