压电效应及其原理.docx

压电效应及其原理压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化 现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷当外力去掉后，它又会恢复到不 带电的状态，这种现象称为正压电效应当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变 相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介 质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象依据电介质压电效 应研制的一类传感器称为为压电传感器压电效应可分为正压电效应和逆压电效应正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同 时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不 带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力 所产生的电荷量与外力的大小成正比大多是利用正压电效应制成的逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象用逆压电效应制 造的变送器可用于电声和超声工程压电敏感元件的受力变形有厚度变形 型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型 5种基本形式是各向异性的，并非所有晶体都能在这 5种状态下产生压电效应例如石 英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电 效应。

两种压电效应的关系可以证明，正压电效应和逆压电效应中的系数是相等的，且具有正压电效 的材料必然具有逆压电效应依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器这里再介绍一下电致伸缩效应电致伸缩效应，即电介质在电场的作 用下，由于感应而产生应变，应变大小与电场平方成正比，与电场方向无 关压电效应仅存在于无对称中心的晶体中而电致伸缩效应对所有的电 介质均存在，不论是非晶体物质，还是晶体物质，不论是中心对称性的晶 体，还是极性晶体附II披向砂场拉仲夕卜力卜加也喷便曲休r■牛皿变原理压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称 之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应） 如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流而高频电信号加在压 电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超 声波信号也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的 功能，这种相互对应的关系确实非常有意思压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形， 这种固有的机 -电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用 例如 压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有 自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要 的地位。