Пьезоэлектрические преобразователи

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Пьезоэлектрические преобразователи

Содержание

2. Пьезоэлектрические преобразователи Пьезоэлектрические свойства преобразователей характеризуют константами, связывающими механические величины: напряжение и деформацию с электрическими: напряженностью
3. Пьезоэлектрические преобразователи Тензор деформаций, как и тензор напряжений, характеризуется девятью компонентами, представимыми в форме матрицы: Вторая
4. Пьезоэлектрические преобразователи Упругие свойства пьезоэлектриков описываются законом Гука: где коэффициенты – константы упругости, общее число которых
5. Пьезоэлектрические преобразователи Пьезоэлектрические константы: Пьезоконстанта давления , связывающая напряженность электрического поля с величиной механического напряжения :
6. Пьезоэлектрические преобразователи Пьезоэлектрические константы: Пьезоконстанта деформации , определяющая величину напряженности электрического поля при единичной деформации пьезоэлемента:
7. Пьезоэлектрические преобразователи Пьезоэлектрические константы: Пьезоэлектрическая константа , характеризующая механические напряжения в пьезоэлементе при возбуждении в нем
8. Пьезоэлектрические преобразователи Важнейшие характеристики пьезоэлементов: Частотная постоянная , численно равной половине скорости звука в материале преобразователя:
9. Пьезоэлектрические преобразователи Пьезоэлементы из разных материалов, имеющие простую геометрическую форму (пластина, диск, стержень), определенным образом ориентированы
11. Скачать презентацию

Слайд 2

Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэлектрические свойства преобразователей характеризуют константами, связывающими механические величины: напряжение и

деформацию с электрическими: напряженностью электрического поля и электрической индукцией .
Система уравнений, описывающих работу пьезопреобразователя, должна включать:
уравнение движения упругой среды;
уравнения, связывающие механические напряжения и деформации;
уравнения для прямого и обратного пьезоэффектов.
Так как все пьезоэлектрики существенно анизотропны, их свойства зависят от направления относительно кристаллических осей, поэтому для описания свойств пьезоэлектрических материалов используют тензорные представления теории электроупругости.

Слайд 3

Пьезоэлектрические преобразователи
Тензор деформаций, как и тензор напряжений, характеризуется девятью компонентами, представимыми

в форме матрицы:
Вторая запись матрицы, учитывающая равенство компонент более удобна, в ней компоненты соответствуют линейным деформациям растяжения – сжатия, а компоненты – сдвиговым деформациям.
Такая же запись используется и для тензора напряжений, записываемого в виде условного 6-мерного вектора
, где первые три компоненты соответствуют нормальным напряжениям, а три вторые – сдвиговым.

Слайд 4

Пьезоэлектрические преобразователи
Упругие свойства пьезоэлектриков описываются законом
Гука:
где коэффициенты –

константы упругости, общее число которых из-за формализации сокращается до 36.
Диэлектрические свойства кристаллов выражаются тензором диэлектрической проницаемости , связывающим между собой компоненты векторов индукции и напряженности электрического поля в пьезоэлектрике:
Отметим, что значения компонент тензора зависят от условий механического нагружения пьезоэлемента.

Слайд 5

Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэлектрические константы:
Пьезоконстанта давления , связывающая напряженность электрического поля с величиной

механического напряжения :
Размерность константы . Индекс характеризует направление ориентации электрического поля, а индекс – направление воздействия механических напряжений, причем для нормальных напряжений в направлении пространственных осей используют индексы 1, 2, 3, а для сдвиговых в тех же направлениях – индексы 4, 5, 6.

Слайд 6

Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэлектрические константы:
Пьезоконстанта деформации , определяющая величину напряженности электрического поля при

единичной деформации пьезоэлемента:
Размерность
3. Пьезомодуль , дающий величину деформации пьезоэлемента в направлении , вызванной электрическим полем единичной напряженности в направлении :
,
Размерность

Слайд 7

Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэлектрические константы:
Пьезоэлектрическая константа , характеризующая механические напряжения в пьезоэлементе при

возбуждении в нем электрического поля единичной напряженности (размерность ):
Существуют еще четыре соотношения, из которых могут быть определены пьезоэлектрические константы . Так, пьезомодуль является коэффициентом пропорциональности между электрической индукцией и механическим напряжением в соответствии с уравнением, описывающим прямой пьезоэффект:

Слайд 8

Пьезоэлектрические преобразователи
Важнейшие характеристики пьезоэлементов:
Частотная постоянная , численно равной половине скорости звука

в материале преобразователя:
Коэффициент электромеханической связи , характеризующий эффективность преобразования электрической энергии в механическую и обратно.
3. Температура Кюри , при нагреве выше которой пьезоэлектрические свойства преобразователей исчезают.
4. Скорость звука в материале датчика, определяемая константами упругости и плотностью материала;
5. Относительная диэлектрическая проницаемость материала пьезодатчика , определяющая его собственную емкость.

Слайд 9

Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэлементы из разных материалов, имеющие простую геометрическую форму (пластина, диск,

стержень), определенным образом ориентированы относительно осей , условно обозначаемых цифрами 1, 2, 3. Пластина кварца, например, вырезается так, что ось кристалла (ось 1) совпадает с ее толщиной (кварц среза).
Пластина керамики ЦТС изготавливается так, что ось поляризации (ось , ось 3) ориентирована перпендикулярно граням, на которые нанесены электроды, и тоже совпадает с толщиной пластины.
Если при определенных типах колебаний преобразователей ориентация механических напряжений и электрических полей совпадает, соответственно совпадают и индексы и в соотношениях для пьезоконстант.

Пьезоэлектрические преобразователи

Содержание

Пьезоэлектрические преобразователиПьезоэлектрические свойства преобразователей характеризуют константами, связывающими механические величины: напряжение и

Пьезоэлектрические преобразователиТензор деформаций, как и тензор напряжений, характеризуется девятью компонентами, представимыми

Пьезоэлектрические преобразователиУпругие свойства пьезоэлектриков описываются законом Гука: где коэффициенты –

Пьезоэлектрические преобразователиПьезоэлектрические константы:Пьезоконстанта давления , связывающая напряженность электрического поля с величиной

Пьезоэлектрические преобразователиПьезоэлектрические константы:Пьезоконстанта деформации , определяющая величину напряженности электрического поля при

Пьезоэлектрические преобразователиПьезоэлектрические константы:Пьезоэлектрическая константа , характеризующая механические напряжения в пьезоэлементе при

Пьезоэлектрические преобразователиВажнейшие характеристики пьезоэлементов:Частотная постоянная , численно равной половине скорости звука

Пьезоэлектрические преобразователиПьезоэлементы из разных материалов, имеющие простую геометрическую форму (пластина, диск,

Похожие презентации