壓電陶瓷性能參數(shù)解析

壓電陶的性能參造陶要能要陶性器量。此，壓的，首要電性方。陶般還具壓。瓷化，了，參同值，參的得。多的數(shù)廣基。（1）

常數(shù)常的，化性的，用ε

表示。不壓元壓常。，要瓷常，瓷的小。常數(shù)

元容，積A離t為數(shù)ε

ε=C·t/A-1)，各的單：電量C為電積m，電距為m，介常為F/m。使數(shù)r（或κ數(shù)εr=/εo(1-2)

間為，εo由εo=8.85×10，數(shù)。

1

F/m，而r陶前晶體沿2(y)3(z)電相，有一個(gè)?；帲貥O方向生化各的電性就兩。的沿3有系ε

1

=ε

2

ε

3

1-3過(guò)陶數(shù)

1

和ε

3

。壓電處于同條其所測(cè)常相機(jī)，為數(shù)在ε

示角標(biāo)T件。在，測(cè)夾，以ε

表，標(biāo)示條。變電，而受下應(yīng)下常的。上沿3極電常即

ε

11

T

ε

33

T

ε

11

S

ε

11

S

（2）

質(zhì)耗損陶何料的之。交，介部：一為分導(dǎo)引一功異是介弛過(guò)所。量比值如圖1-1所IcIR相Ic流I為δ值為(1-4)式中ω為交變電場(chǎng)的角頻率，R損耗電阻，C為介質(zhì)電容由式（1-4可以看出I時(shí)，tan大I小時(shí)tanδ小。通常用RRδ來(lái)表示的介損耗，稱為介質(zhì)損正切值或損耗因子或者就叫做介質(zhì)損耗。處于靜電中的介質(zhì)損耗來(lái)源介質(zhì)中的導(dǎo)過(guò)程處于交變電場(chǎng)中的介損耗，來(lái)源電導(dǎo)過(guò)程和化馳豫所引起的介損耗。此外，具有鐵電性的電陶瓷的介質(zhì)耗，還與疇壁的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，但情況比較復(fù)，因，在此不予詳。）

性常數(shù)壓電陶瓷一種彈性體服從胡克律“彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變正比設(shè)力為T，截面積A的壓電片上，其所產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)镾，則根據(jù)克定律應(yīng)力與應(yīng)變S之間如下關(guān)系S=sT(1-5)T=cS(1-6)中，S彈性順度常數(shù)，位為

2

C為彈性勁度常數(shù)，單位為N/m

2

。是都即應(yīng)力度，不僅在產(chǎn)，寬度上應(yīng)。設(shè)有圖所的薄，其沿向，寬度方。沿1力，在1方產(chǎn)應(yīng)S向上生應(yīng)變S1-5出S=ST111

1

(1-7)S=ST212

1

(1-8)上面兩式性順度常數(shù)和S之比，稱為迫松比即1112它表示橫向?qū)κ张c縱向相伸長(zhǎng)之。同理，可得到SSS，其S=SS=S。極化過(guò)的1322222111221壓電陶瓷，立彈性順度數(shù)只有5個(gè)，即S，S，，和S。111213344獨(dú)立的彈勁度常數(shù)也只有，即CCCC和C.111213334由于壓電瓷存在壓電效應(yīng)，此壓電陶樣品在同的電學(xué)條件下具有同的性順度常數(shù)。在電路的電阻很小相當(dāng)短路，或電場(chǎng)強(qiáng)度E=0條下測(cè)得的稱為路性順度常數(shù)，記作S

E

。外電路的電阻很相當(dāng)開路電位移D=0的條件測(cè)得的稱開路彈性順度常數(shù)，作S

D

由于壓電陶瓷為各異相，因此共下列10個(gè)彈性順度數(shù)：S

E

11

S

E

12

S

E

13

S

E

33

S

E

44

S

D

11

S

D

12

S

D

13

S

D

33

S

D

44

。同理，彈勁度常數(shù)也有10：C

E

11

C

E

12

C

E

13

C

E

33

C

E

4

C

D

11

C

D

12

C

D

13

C

D

33

C

D

44

。）

械品質(zhì)因數(shù)機(jī)械品質(zhì)數(shù)也是衡量壓電陶的一個(gè)重參數(shù)。表示在振動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)材內(nèi)部量消耗的程度。機(jī)械質(zhì)因數(shù)越大，能量的損耗越小。產(chǎn)生損耗的原因在內(nèi)摩擦。機(jī)品質(zhì)因可以據(jù)等電路計(jì)算而得：(1-10)，R1阻，ωS聯(lián)頻率C1諧，其值為(1-11)ωp諧Co此式1-10得到(1-12)(1-13)△f=fp-fs很時(shí)，式為(1-14)的件的Qm瓷電陶瓷的Qm，型則要求。（5）

電數(shù)一力T的應(yīng)變S性系起即T=YS；瓷電，力荷。的應(yīng)比于張?zhí)栯娨艱和力T面的：D=Q/A=dT(1-15)d侖/牛C/N）是還應(yīng)，施場(chǎng)變生為取向。S=dE

(1-16)d/伏m/v。兩數(shù)d常數(shù)對(duì)逆應(yīng)來(lái)d值同有系(1-17)對(duì)于企圖用產(chǎn)生動(dòng)或振動(dòng)（例，聲和超聲換器）的材料來(lái)說(shuō)，希望有大壓電應(yīng)變常數(shù)d。另一個(gè)常的壓電常數(shù)是壓電壓常數(shù)，它表示內(nèi)應(yīng)力所產(chǎn)生的電場(chǎng)，或應(yīng)所產(chǎn)生的電位的關(guān)。常數(shù)g常數(shù)d間的關(guān)系如下：g=d/e

(1-18)對(duì)于由機(jī)應(yīng)力而產(chǎn)生電壓（例如留拾音器）的材料來(lái)說(shuō)，希望具有高壓電壓常數(shù)g，壓數(shù)e常數(shù)he力場(chǎng)，而h變場(chǎng)E來(lái)既T=-eE(1-19)E=-hS(1-20)電數(shù)的壓常數(shù)向并慮自，夾短”、“”械的電界。因，也許電?，F(xiàn)長(zhǎng)，如圖1-3示。(1-21)薄向向3行而面向3。路場(chǎng)片向1的力T，數(shù)移力之如：

31械，即T=0件，薄長(zhǎng)向3度，壓電常數(shù)d變電場(chǎng)下：1(1-22)路，即D=0的件，片只受力T，壓數(shù)g與力1T電場(chǎng)E：(1-23)械即T=0，只受到向3移常數(shù)g移D變系：31(1-24)1-211-24果TE時(shí)，應(yīng)常數(shù)為d；果T，常為g。理SE變，其邊界械電，擇（SD）為，其為持開相為e和間系：(1-25)(1-26)可不或條得dg、h電，而最壓數(shù)d考瓷性，所它四常：d31=d32,d33,d15=d24g31=g32,g33,g15=g24e31=e32,e33,e15=e24h31=h32,h33,h15=h24組是道其一可它三組討瓷壓電數(shù)反壓陶、電即，之稱。圖1-3下瓷方：(1-27)(1-28)式1-27正而1-28壓于界不變，不。于子有類，四壓。式1-27式為壓，壓通表1-1。程稱一程二程三程四程：①i,j=1,2,3,4,5,6;m,n=1,2,3.

程式②

β

m

質(zhì)m/Fβ

m

夾率m/F（6）

電數(shù)耦數(shù)K是合料它械能之耦電可為由于壓電元件的械能與它形狀和動(dòng)模式有關(guān)，此，不同形狀和不同動(dòng)模對(duì)應(yīng)的機(jī)電耦系也不相同電陶的機(jī)電耦合系數(shù)列于表1-2，它們的算方式從壓電方程中導(dǎo)出。表1-2K

狀極

為變分量K

沿1方3面極

T1;S1,S2,S3KKKK

33pt15

沿33極于3電極行3極于2電極

T3,S1=S2,S3T1=T2,S1=S2,S3T1=T2;T3;S2T4;S47）

數(shù)，