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1、物理与工程Vol.12No.6200243压电效应及其在家电中的应用闫迎利(安阳师范学院物理系,河南安阳455002)(收稿日期:2002210208)摘要介绍和解释压电效应原理;简述家用电器中常用的压电器件及其检测方法.关键词压电效应;压电晶体;压电器件PIEZOELECTRICITYANDITSAPPLICATIONTODOMESTICELECTRICALEQUIPMENTYanYingli(PhysicsDepartmentofAnyangTeachersCollege,Anyang,Henan455002,China)Abstract
2、Thepaperpresentedabriefexplanationofpiezoelectricity.Italsointroducedtheapplicationofpiezoeletricalcomponentindomesticelectricalequipmentsanditscheckingmethods.KeyWordspiezoelectricity;piezocrystal;piezoeletricalcomponent1压电效应及其理论解释一段时间,这些电荷便被吸附到晶面上的、空气中的异号离子所中和,因此极化面电荷和188
3、0年,法国物理学家皮埃尔和雅各居电矩都不会显现.但是,当晶体发生机械形变里兄弟在实验中发现:当某些晶体受到机械时,晶格就会发生变化,这样,电矩产生变化,力而发生拉伸或压缩时,晶体相对的两个表表面极化电荷数值也发生改变,于是,面上正面会出现等量的异号电荷.科学家把这种现电荷或负电荷都有了可以测出的增量(增加象叫做压电现象,具有压电现象的介质,称之或减少),这种增量就是压电效应的电量.为压电体.当压电体发生机械形变时,其极化强度2压电效应的应用随之而变,导致表面吸附的自由电荷随之而变.如果将两个表面装上电极并用导线接通,我们把根据压电效应制作出的
4、材料叫压变化的自由电荷便从一个极板移至另一极电陶瓷,利用它可以制作石英谐振器、陶瓷滤板,形成电流.波器、陷波器、鉴频器、拾音器、发声器、超声如果压电体上加交变电场,则压电体就波发声器等器件,还可以作为电子打火机、煤会交替出现伸长和压缩,即发生机械振动.气点火栓的电源.下面着重介绍家用电器中压电效应的解释:在离子性的晶体中,常用的几种压电器件.正、负离子有规则地交错配置,构成结晶点2.1家用电器中常用的压电器件阵,这样就形成了固有电矩,在晶体表面出现2.1.1石英晶体谐振器了极化电荷,又由于晶体暴露在空气中,经过在石英晶体上加一交变电压,就会产
5、生44物理与工程Vol.12No.62002机械变形振动,同时机械变形振动又会产生2.2常用压电器件的检测交变的电场,由于石英晶片具有固有的振动2.2.1蜂鸣片的检测频率(称为石英晶体的谐振频率),因此,当外蜂鸣片是压电陶瓷片应用的一种器件.加交变电压的频率等于石英晶片的谐振频率比较常见的是用锆、钛、铅的氧化物配制后烧时,这种振动就会突然增加,而在电路中反映结制成的压电陶瓷片(PZT),由于人耳对出谐振特性,这种现象称为压电谐振效应.根3kHz的音频信号最为敏感,所以生产时通常据压电谐振效应可以制作出石英谐振器,这将蜂鸣片的谐振频率设计在3k
6、Hz左右.为了种谐振器因具有极高的品质因数和极高的稳改善低频响应,一般采用双膜片结构.定性,已经被应用于对讲机(型号有JA44用机械万用表检测压电陶瓷蜂鸣片好坏等)、电子手表(型号有JU1等)、电视机(型号的方法是:将万用表拨至2.5V档,左手拇指有JA22等)、电子仪器等产品中作压控振荡与食指轻轻捏住蜂鸣片的两面,右手持两支器使用.用石英谐振器来控制振荡频率的振表笔,红表笔接金属片,黑表笔横放在蜂鸣片荡器称为晶体振荡器,这种振荡器的频率稳的表面,然后左手拇指与食指稍用力压紧一-6定度可达到10数量级.下,随即放松,蜂鸣片上就先后产生两个极性
7、2.1.2陶瓷滤波器、陷波器相反的电压信号,使指针向右摆→回零→向陶瓷滤波器、陷波器一般由一个或多个左摆→回零,摆幅约0.1V0.15V.若交换表笔压电陶瓷振子为主而组成,而压电振子实际位置后重新实验,指针摆动的顺序为:向左摆上就是一块夹在两个电极之间的压电晶片.→回零→向右摆→回零.在压力相同的情况陶瓷滤波器、陷波器是对频率非常敏感的电下,指针摆幅愈大,蜂鸣片的灵敏度愈高.若路元件.它们的特点是:体积小、成本低、无调指针不动,说明蜂鸣片内部漏电或破损.整和可靠性高等.用数字电容表可以直接测量蜂鸣片的电陶瓷滤波器、陷波器已应用于收录机(型容量
8、,其电容量应在0.005μF0.02μF范围内.号有465K系列、LT2W22—10.7MHz等)、电2.2.2驻极体话筒的检测视机(型号有LTB615MHz滤波器
