壓電效應(yīng)及其原理
壓電效應(yīng)的原理是，如果對(duì)壓電材料施加壓力，它便會(huì)產(chǎn)生電位差（稱之為正壓電效應(yīng)），反之施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力（稱為逆壓電效應(yīng)）。也就是說(shuō)，壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能，這種相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系非常有意思。
正壓電效應(yīng)
當(dāng)壓電材料受到某個(gè)固定方向外力的作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力撤去后，材料又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)外力作用方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變；材料受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。
逆壓電效應(yīng)
當(dāng)對(duì)壓電材料施加電場(chǎng)時(shí)，材料的某些方向會(huì)出現(xiàn)機(jī)械形變的現(xiàn)象，并且其形變量與外電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。用逆壓電效應(yīng)制造的設(shè)備可用于超聲工程和微運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域。
壓電材料外部施加力F的產(chǎn)出計(jì)算
外部施加力下壓電材料產(chǎn)生的電荷Q或者電壓V就是正壓電效應(yīng)的應(yīng)用。通用常數(shù)比例變化（如壓電常數(shù)d33和Cd大小的變化）施加全部外部作用下，壓電陶瓷會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生電荷量Q。
Q=Cd×V=F×d33
此時(shí)輸出電壓V可由壓電材料元件的壓電常數(shù)g33、厚度t、截面積A的關(guān)系表達(dá)出來(lái)，具體見下公式：
V=F×d33/Cd=F×g33×t/A
舉例：壓電陶瓷截面積A=10×10mm2，厚度t=1mm，g33=26.5×10-3vm/N。當(dāng)力F=10N時(shí)，得到輸出電壓V=2.65V。
壓電材料外部施加電壓V的產(chǎn)出計(jì)算
外部施加電壓壓電材料產(chǎn)生形變就是逆壓電效應(yīng)的應(yīng)用。在應(yīng)用實(shí)例中，壓電材料可以在直流或低頻交流電下運(yùn)行。此時(shí)，無(wú)負(fù)荷的電位移U和施加電壓V有下列關(guān)系：
U=V×d33
V：施加電壓
d33：壓電常數(shù)
舉例：壓電陶瓷d33=635×10-12 m/V，施加電壓150V，位移U=95.25nm
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