Существует четыре основные группы материалов, из которых изготавливается пьезокерамика: титанат бария, цирконат-титанат свинца (ЦТС), ниобат свинца, ниобат натрия-калия. Из них наиболее широкое применение получили материалы на основе цирконата-титаната свинца, что объясняется как высокими пьезоэлектрическими параметрами этих материалов, так и возможностью изменять их в широких пределах. В таблице 1.5 приведены характеристики некоторых материалов ООО "Аврора-ЭЛМА". В настоящие время известно много веществ (более 500), обнаруживших пьезоэлектрическую активность. Однако только немногие из них находят практическое применение.
Таблица 1.5
| Марка материала | Диэлектрическая проницаемость ε33 | Пьезомодуль (d) 10-12, Кл/Н | Коэффициент электромеанической связи Kp | Точка Кюри T, 0С | Плотность ρ,кг/м3 | |
| d31 | d33 | |||||
| ЦТС-19 ЦТС-19М ЦТСтБС-1 ЦТС-24 ЦТС-24М ЦТССт-3 ЦТБС-3 ЦТСНВ-1 ЦТС-35 ЦТС-22 | 1700 1900 4100 900 950 1400 2325 2325 1000 700 | 175 183 289 100 100 122 158 200 80 46 | 360410 6003340 255 290 360 425 200 102 | 0,56 0,62 0,65 0,50 0,52 0,53 0,52 0,59 0,45 0,33 | 290 300 170 270 280 280 180 240 300 320 | 7600 7600 7550 7400 7550 7400 7200 7300 7400 7400 |
В работах процессы в пьезоэлектрической среде обычно описывают посредством матричных пьезоэлектрических уравнений (фундаментальных уравнений элементарного объема пьезоэлектрической среды). Эти уравнения выглядят следующим образом:
, (1.1)
, (1.2)
, (1.3)
, (1.4)
где: D - электрическая индукция;
S - механическая деформация;
Е - электрическое поле;
Т - механическое напряжение;
- модули упругости (модули Юнга), измеренные соответственно при постоянных индукции или поле (тензоры четвертого ранга);
- коэффициенты податливости (тензоры четвертого ранга);
- величины, обратная диэлектрической постоянной (тензоры второго ранга);
- пьезоэлектрический модуль (тензор третьего ранга) численно равен заряду, возникшему на единице поверхности пьезоэлемента при приложении к нему единицы давления ;
, 
, 
модули, связывающие в определенных условиях электрические и механические величины (тензоры третьего порядка).
При деформации пьезоэлектрика ему сообщается механическая энергия, при приложении электрического поля - электрическая. Коэффициент электромеханической связи есть квадратный корень из той доли механической энергии, которая преобразуется в электрическую, или наоборот. Остальная энергия во время каждого цикла теряется на упругий или диэлектрический гистерезис или рассеивается
В основным элементом устройства является пьезоэлектрический генератор, который состоит из нажимного элемента, контактирующего с пьезоэлементом и механический привод или магнитострикционный элемент. Привод установлен с возможностью воздействия на нажимной элемент.
Рассмотрим устройство Ч.-К. А. Будревича для преобразования энергии гидравлического потока в электрическую, которое может быть применено для получения электрической энергии из энергии водного потока рек, ручьёв и т. д.
На рисунке 1.2 показано устройство, вид сбоку; на рисунке 1.3 - вид сверху. Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6
Другое по теме:
Синтез системы автоматического регулирования фокусировки пятна В настоящее время оптические дисковые системы нашли множество применений. Возможность записи значительного объема информации и простота тиражирования делает оптический диск очень привлекательным. В сфере записи и хранения данных системы с прямой ...