壓電陶瓷片工作原理 壓電陶瓷片如何測量？

壓電陶瓷片是一種能夠在外力刺激下產(chǎn)生電荷的陶瓷材料。它的工作原理基于壓電效應(yīng)，即在外力作用下，壓電陶瓷片會(huì)發(fā)生形變產(chǎn)生電荷，反之，當(dāng)電場作用在壓電陶瓷片上時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。

壓電效應(yīng)是由于壓電陶瓷片的晶格結(jié)構(gòu)存在著正交對(duì)稱性，因此在晶體中存在一個(gè)偏移的中心，即偏移的Dipole Moment。當(dāng)施加壓力時(shí)，晶格偏移會(huì)隨著外力的方向發(fā)生改變，從而產(chǎn)生電荷的偏移，形成極化現(xiàn)象，這就是壓電效應(yīng)的基本原理。

壓電陶瓷片的發(fā)生機(jī)械變形也是基于壓電效應(yīng)。當(dāng)在壓電陶瓷片表面施加電場時(shí)，電場的作用會(huì)使得其中的正負(fù)電荷產(chǎn)生位移，從而導(dǎo)致晶體發(fā)生形變。這種現(xiàn)象被稱為反壓電效應(yīng)，即壓電陶瓷片對(duì)電場的敏感性和音頻機(jī)械反饋耦合性。

壓電陶瓷片的測量可以通過多種方式進(jìn)行，下面將詳細(xì)介紹幾種常見的測量方法。

1. 電荷測量法：該方法是通過測量壓電陶瓷片所產(chǎn)生的電荷來評(píng)估其性能。測量儀器常見的有電荷放大器、電荷計(jì)等。首先，需要將壓電陶瓷片與電荷放大器或電荷計(jì)連接，然后施加外力使其發(fā)生變形，通過測量所產(chǎn)生的電荷量來評(píng)估其性能。

2. 電壓測量法：該方法是通過測量壓電陶瓷片在施加電場下的產(chǎn)生電壓來評(píng)估其性能。實(shí)驗(yàn)中，可以使用電壓計(jì)或示波器等儀器來測量電壓信號(hào)。首先，將壓電陶瓷片與電壓計(jì)連接，然后施加電場，通過測量電壓信號(hào)的變化來評(píng)估其性能。

3. 使用光學(xué)干涉儀進(jìn)行測量：該方法是通過光學(xué)干涉原理來測量壓電陶瓷片的形變。實(shí)驗(yàn)中，可以使用干涉儀來測量壓電陶瓷片在施加外力或電場下的形變。通過測量干涉條紋的變化來評(píng)估其性能。

4. 使用聲學(xué)法進(jìn)行測量：該方法是通過將壓電陶瓷片固定在一個(gè)能夠輻射聲波的介質(zhì)中，使用聲學(xué)探頭或聲學(xué)相位陣列等儀器來測量壓電陶瓷片所產(chǎn)生的聲波。通過分析聲波的頻率、振幅等參數(shù)來評(píng)估其性能。

5. 使用壓力傳感器進(jìn)行測量：該方法是通過在壓電陶瓷片上放置壓力傳感器來測量施加在壓電陶瓷片上的壓力。通過測量壓力信號(hào)的變化來評(píng)估其性能。

6. 使用動(dòng)態(tài)測試儀進(jìn)行測量：該方法是通過將壓電陶瓷片連接到動(dòng)態(tài)測試儀來測量其振動(dòng)特性。通過施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并測量其輸出信號(hào)的變化來評(píng)估其性能。

綜上所述，壓電陶瓷片的工作原理基于壓電效應(yīng)，即在外力刺激下產(chǎn)生電荷或產(chǎn)生形變。其測量可以采用電荷測量法、電壓測量法、光學(xué)干涉法、聲學(xué)法、壓力傳感器法以及動(dòng)態(tài)測試法等多種方法。