 |
töltse le ezt a cikket .PDF formátum Ez a Fájltípus adott esetben nagy felbontású grafikákat és vázlatokat tartalmaz. |
Piezoelektromosságot két francia tudós testvére, Jacques és Pierre Curie fedezte fel 1880-ban., Megtudták a piezoelektromosságot, miután először rájöttek, hogy a kvarcra vagy akár bizonyos kristályokra gyakorolt nyomás elektromos töltést hoz létre az adott anyagban.1 később ezt a furcsa és tudományos jelenséget piezoelektromos hatásnak nevezték.
A Curie testvérek hamarosan felfedezték az inverz piezoelektromos hatást. Miután ellenőrizték, hogy amikor egy elektromos mezőt kristályvezetékre kényszerítettek, ez a rendellenességhez vagy rendellenességhez vezetett a kristályvezetékhez-amelyet most inverz piezoelektromos hatásnak neveznek.,
a piezoelektromos kifejezés a görög piezo szóból származik, ami azt jelenti, hogy nyomja vagy nyomja. Érdekes, hogy az elektromos görögül borostyán. Amber is történt, hogy egy forrása az elektromos töltés.2
sok elektronikus eszköz ma piezoelektromosságot használ. Például, ha valamilyen hangfelismerő szoftvert, vagy akár Siri-t használ az okostelefonon, akkor a mikrofon, amelybe beszél, valószínűleg piezoelektromos energiát használ. Ez a piezo kristály a hang energiáját fordítja a hangjában, és elektromos jelekké változtatja a számítógép vagy a telefon számára, hogy értelmezze.,3 Hogy minden lehetséges a piezoelektromosság.
különböző fejlettebb technológiák létrehozása nyomon követhető a piezoelektromosság felfedezéséhez. Például a nagy teljesítményű “sonobuoy” kis érzékeny mikrofonokat, valamint a kerámia hangtónus-átalakítót piezoelektromosság tette lehetővé. Ma egyre több piezoelektromos anyag és eszköz kifejlesztését látjuk.
közvetlen piezoelektromos hatás
amint azt állítottuk, a piezoelektromos anyag tömörítése villamos energiát termel (piezoelektromos). Ábra 1 magyarázza a koncepció.
1., A piezoelektromos hatás piezoelektromos anyag tömörítésével történik.
A Piezoceramikus anyag-nem vezető piezoelektromos kerámia vagy kristály—a két fémlemez közé kerül. Ahhoz, hogy piezoelektromos energiát generáljunk, azt az anyagot tömöríteni vagy összenyomni kell. A piezoelektromos kerámia anyagra alkalmazott mechanikai feszültség villamos energiát termel.
Az ábra szerint. 1, van egy feszültség potenciál az egész anyag. A két fémlemez szendvics a piezo kristály. A fémlemezek összegyűjtik a töltéseket, amelyek feszültséget hoznak létre/termelnek (villám szimbólum), azaz,, piezoelektromos. Ily módon a piezoelektromos hatás úgy működik, mint egy miniatűr akkumulátor, mert villamos energiát termel. Ez a közvetlen piezoelektromos hatás. A közvetlen piezoelektromos hatást használó eszközök közé tartoznak a mikrofonok, a nyomásérzékelők, a hidrofonok és sok más érzékelő típusú eszköz.
inverz piezoelektromos hatás
a piezoelektromos hatás megfordítható, amelyet inverz piezoelektromos hatásnak neveznek. Ezt úgy hozza létre, hogy elektromos feszültséget alkalmaz, hogy piezoelektromos kristály zsugorodjon vagy kibővüljön (ábra. 2)., Az inverz piezoelektromos hatás az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja.
2. A piezoelektromos hatás megfordítása, az úgynevezett inverz piezoelektromos hatás, amikor feszültséget alkalmaznak a piezoelektromos kristály zsugorítására vagy kibővítésére.
az inverz piezoelektromos effektus segítségével olyan eszközök fejleszthetők ki, amelyek akusztikus hanghullámokat generálnak és hoznak létre. A piezoelektromos akusztikus eszközök példái a hangszórók (általában a kézi eszközökben találhatók) vagy a hangjelzők., Az ilyen hangszórók előnye, hogy nagyon vékonyak,ami számos telefonban hasznos. Még az orvosi ultrahang és a szonár transzducerek is fordított piezoelektromos hatást alkalmaznak. A nem Akusztikus inverz piezoelektromos eszközök közé tartoznak a motorok és a működtetők.
piezoelektromos anyagok
a piezoelektromos anyagok olyan anyagok, amelyek mechanikai feszültség, például tömörítés miatt villamos energiát termelhetnek. Ezek az anyagok deformálódhatnak feszültség (villamos energia) alkalmazásakor is.
minden piezoelektromos anyag nem vezetőképes ahhoz, hogy a piezoelektromos hatás bekövetkezzen és működjön., Két csoportra oszthatók: kristályokra és kerámiákra.4
a piezoelektromos anyagok néhány példája a PZT (más néven ólom-cirkonát-titanát), a bárium-titanát és a lítium-niobát. Ezek az ember alkotta anyagok sokkal hangsúlyosabb hatást fejtenek ki (jobb anyag használata), mint a kvarc és más természetes piezoelektromos anyagok.
hasonlítsa össze a PZT-t a kvarc-val. PZT képes több feszültség az azonos mennyiségű alkalmazott mechanikai stressz. Ezzel szemben a feszültség alkalmazása a kvarc helyett a PZT-re nagyobb mozgást biztosít., A kvarc, egy jól ismert piezoelektromos anyag, szintén az első ismert piezoelektromos anyag.
A PZT—t (magas hőmérsékleten) két kémiai elemmel—ólommal és cirkóniummal-hozzák létre és állítják elő, valamint egy titanát nevű kémiai vegyülettel kombinálják. A PZT kémiai képlete (PbO3). Gyakran használják ultrahangos átalakítók, kerámia kondenzátorok, valamint más érzékelők és működtetők előállítására. Azt is evinces egy speciális sor különböző tulajdonságokkal. 1952 – ben a PZT-t a Tokyo Institute of Technology gyártotta.,5
a bárium-titanát piezoelektromos tulajdonságokkal rendelkező ferroelektromos kerámia anyag.6 ezért a bárium-titanátot piezoelektromos anyagként használták hosszabb ideig, mint a legtöbb más. Kémiai képlete BaTiO3. A bárium-titanátot 1941-ben fedezték fel a második világháború alatt.7
a lítium-niobát olyan vegyület, amely az oxigént, a lítiumot és a nióbiumot ötvözi. Kémiai képlete LiNbO3. 8 ferroelektromos kerámia anyag ugyanúgy, mint a bárium-titanát, mivel piezoelektromos tulajdonságokkal is rendelkezik.,9
piezoelektromos eszközök
szonár
szonár, amely az 1900-as években érkezett, Lewis Nixon találta ki. Kezdetben szonárt fejlesztett ki a jéghegyek felderítésére. Érdeklődés szonár emelkedett az első világháború alatt, bár, hogy segítsen megtalálni tengeralattjárók víz alatt. Természetesen a szonárnak számos célja és felhasználása van ma, a halak megtalálásától a víz alatti navigációig stb.
3. A piezoelektromos szonárral az inverz piezoelektromos effektust használó adó hanghullámot küld az előttünk álló objektumok keresésére.,
a 3. ábrán a szonár távadón keresztül hanghullámot (jelet) küld az előttünk álló objektumok keresésére. Az adó inverz piezoelektromos hatást használ, amikor az adó feszültséget fog használni, hogy segítsen egy hanghullámot küldeni. Miután a hanghullám eltalál egy tárgyat, vissza fog térni. A visszapattanó hanghullámot a vevő észleli.
a vevő, ellentétben az adóval, a közvetlen piezoelektromos hatást használja. A piezoelektromos vevőkészüléket a visszatérő hanghullám tömöríti., Elküldi a jelet (feszültséget) a jelfeldolgozó elektronikának, amely a visszapattanó hanghullámot veszi át és megkezdi a feldolgozást. Ez határozza meg az objektum távolságát kiszámításával az időzítés jeleket az adó, illetve a vevő.
piezoelektromos működtetők
A 4. ábra piezoelektromos működtető működését mutatja. A bázis mozdulatlan marad, és úgy viselkedik, mint a középső piezoelektromos anyagot szendvicsező fémlemez. Ezután feszültséget alkalmaznak az anyagra, amely kitágul, majd az alkalmazott feszültség elektromos mezőjéből összehúzódik., A piezo kristály nagyon keveset mozog, akár előre, akár hátra. Miután a piezo anyag vagy kristály mozog, lassan tolja, majd húzza a működtető.
4. A piezoelektromos működtetőben feszültséget alkalmaznak a piezoelektromos anyagra, ami tágulást és összehúzódást okoz.
a piezoelektromos működtető számos felhasználási és alkalmazások. Például, kötés gép, braille gépek ezek a hajtóművek, mivel ilyen kis mennyiségű mozgó alkatrészek, valamint egy nagyon egyszerű design., Még a videokamerákban és a mobiltelefonokban is megtalálhatók, mert bizonyítottan leginkább autofókuszáló mechanizmusként működnek.10
piezoelektromos hangszórók és hangjelzők
piezoelektromos hangszórók és hangjelzők az inverz piezoelektromos hatást használják a hang előállításához és előállításához. Amikor feszültséget alkalmaznak a hangszórókra és a hangjelzőkre, hanghullámokat hoz létre (1.ábra). 2, ismét). A hangszórók vagy hangjelzők piezoelektromos kerámiájára alkalmazott hangfeszültségi jel hatására az anyag rezeg a levegőben. Ez a rezgés hanghullámokat hoz létre, amelyek a hangszóróból jönnek ki.,
a piezoelektromos hangszórókat általában ébresztőórákban vagy más kis mechanikus eszközökben használják egyszerű, kiváló minőségű hanghangok előállításához. Ez azért van, mert csak egy kis mennyiségű frekvencia válasz.11
Piezo Drivers
Piezo drivers lehet átalakítani az alacsony akkumulátor feszültség nagyfeszültségű teljesítmény piezoelektromos eszközök. A Piezo meghajtók nagyon fontosak, mert segítenek a mérnököknek nagyobb feszültséget előállítani nagyobb szinuszhullámok létrehozásához.
5., A piezo meghajtó átalakítja az alacsony akkumulátorfeszültséget nagyobb feszültségre, amelyet a készüléket meghajtó erősítő táplálására használnak. Az oszcillátor kis szinuszhullámokat ad be, amelyeket az erősítő nagyobb szinuszhullámokká alakít.
az 5. ábra egy blokkdiagram, amely szemlélteti a piezo-illesztőprogram működését. A Piezo meghajtók alacsony akkumulátorfeszültséget fognak használni, és egy erősítővel nagyobb feszültségre konvertálják. Ezután a nagyobb feszültséget használják az erősítő táplálására. Az oszcillátor kis szinuszhullámokat fog bevinni, amelyeket az erősítő nagyobb feszültség szinuszhullámokká változik. Az erősítő meghajtja a piezo készüléket.,
The table below lists of several different companies that sell and produce various kinds of piezo drivers.
1. http://www.piezo.com/tech4history.html
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricity
3. http://www.explainthatstuff.com/piezoelectricity.html
4. http://www.piezomaterials.com/
5. https://www.americanpiezo.com/piezo-theory/pzt.html
6. https://en.wikipedia.org/wiki/Barium_titanate
7. http://ceramics.org/wp-content/uploads/2009/03/elec_division_member_papers1.pdf
8. https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_niobate
9. http://www.inradoptics.com/products/non-linear-crystals/lithium-niobate-linbo3
10. https://www.americanpiezo.com/piezo-theory/actuators.html
11., http://www.edisontechcenter.org/speakers.html#sound