压电陶瓷的特性
压电陶瓷的介电性是反映陶瓷材料对外电场的响应程度,通常用介电常数ε0来表示。在外电场不太大时, 电介质对电场的响应可用线性关系: 表示,P为极化强度, ε0为真空介电常数,为电极化率,E为外加电场。不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。例如, 压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大, 而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。
压电陶瓷的弹性系数是反映陶瓷的形变与作用力之间关系的参数。压电陶瓷材料同其它弹性体一样,遵循胡克定律: Xmn=cmnpqxmnpq, 式中cmnpq叫做弹性体的弹性硬度常数, X 为应力,x为应变。对于压电体,由于存在压电性,弹性系数的数值与电学边界条件有关。 压电陶瓷最大的特性是具有压电性, 包括正压电性和逆压电性。正压电性是指某些电介质在机械外力作用下,介质内部正负电荷中心发生相对位移而引起极化, 从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在外力不太大的情况下, 其电荷密度与外力成正比, 遵循公式:
其中,δ为面电荷密度, d为压电应变常数,T为伸缩应力。反之,当给具有压电性的电介质加上外电场时,电介质内部正负电荷中心发生相对位移而被极化, 由此位移导致电介质发生形变,这种效应称之为逆压电性。当电场不是很强时形变与外电场呈线性关系, 遵循公式:
dt为逆压电应变常数, 即d的转置矩阵, E为外加电场, x为应变。压电效应的强弱反映了晶体的弹性性能与介电性能之间的耦合程度,用机电耦合系数K表示, 遵循公式:
其中u12为压电能, u1为弹性能, u2为介电能。 经过极化了的压电陶瓷片的两端会出现束缚电荷, 所以在电极表面上吸附了一层来自外界的自由电荷。当给陶瓷片施加一外界压力F时,片的两端会出现放电现象。相反加以拉力会出现充电现象。这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应。
另外, 压电陶瓷具有自发极化的性质, 而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。因此当给具有压电性的电介质加上外电场时会发生如图所示的变化, 压电陶瓷会有变形。然而, 压电陶瓷之所以会有变形, 是因为当加上与自发极化相同的外电场时, 相当于增强了极化强度。极化强度的增大使压电陶瓷片沿极化方向伸长。相反, 如果加反向电场,则陶瓷片沿极化方向缩短。这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应。 压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动,用它来制作压电地震仪,能精确地测出地震强度,指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。
压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小,最多不超过本身尺寸的千万分之一,别小看这微小的变化,基于这个原理制做的精确控制机构--压电驱动器,对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。
谐振器、滤波器等频率控制装置,是决定通信设备性能的关键器件,压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好,精度高及适用频率范围宽,而且体积小、不吸潮、寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性,使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。
这是一个分离元件的超声雾化器原理图。包括三个主要部分:电源(AC-DC)部分、水位检测与保护部分、超声振荡与换能部分。
如果采用12V或者24V直流电源供电,第一个部分可以不用看。
水位检测与保护部分的工作原理:
水位高于探针A和B时,AB之间呈现一定的电阻,BG3导通,BG2也导通,BG2射极输出4V左右的电压,经R3和L3送到BG1基极,为BG1提供并偏置,BG1及外围元件构成的振荡电路工作。若水位低于探针A和B时,AB之间呈现很高的电阻,BG3截止,BG2也截止,BG1因无偏置而停振。从而防止换能器因缺水而损坏。如果不需要保护电路,只需要将R3接Vcc,并合理选择其阻值。
振荡与换能部分工作原理:
电路中的振荡器是一种由高频压电陶瓷片TD(超声换能器)组成的工作振荡器,其振荡频率为1.65MHz(决定于选定的TD)。晶体三极管BG1和电容器C1、C2等构成电容三点式振荡器电路。
C1和电感L1等效并联的谐振频率比工作频率低,其作用是决定工作振荡器的振荡幅度;C2 和电感L2等效串联的谐振频率比工作频率高,其作用是决定工作振荡器的反馈量,以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。压电陶瓷片TD具有很大的等效电感,它除决定电路的工作频率外,同时又是雾化器的工作负载。
若更换压电陶瓷片TD,无需调整电路其他参数,其振荡器频率也能自动跟踪新的压电陶瓷片的频率而工作。
该雾化器电路如图1所示,电源经变压器B(AC220V/30W)降压(36V)送D1-D4整流和C5、C6滤波后给电路提供工作电压。雾化器工作电路由振荡器、换能器和水位控制电路等组成。
1.振荡器和换能器,电路中的振荡器是一种由高频压电陶瓷片TD(超声换能器)组成的工作振荡器,其振荡频率为1.65MHz(决定于选定的TD)。晶体三极管BG1(晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。)和电容器C1、C2等构成电容三点式振荡器电路。C1和电感L1等效并联的谐振频率比工作频率低,其作用是决定工作振荡器(振荡器(是用来产生重复电子讯号(通常是正弦波或方波)的电子元件。其构成的电路叫振荡电路。能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。种类很多,按振荡激励方式可分为自激振荡器、他激振荡器;按电路结构可分为阻容振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等;按输出波形可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。广泛用于电子工业、医疗、科学研究等方面。)的振荡幅度;C2和电感L2等效串联的谐振频率比工作频率高,其作用是决定工作振荡器的反馈量,以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。压电陶瓷片TD具有很大的等效电感,它除决定电路的工作频率外,同时又是雾化器的工作负载。若更换压电陶瓷片TD,无需调整电路其他参数,其振荡器频率也能自动跟踪新的压电陶瓷片的频率而工作。
2.水位控制和偏置电路电路中的超声换能器TD(又称雾化头)和其上安装的两根水位控制触针,他们是浸没在浅水水溶液中工作的。若长期雾化,一旦液面降低而使雾化头的水位控制触针露出水面时,振荡器会自动停止工作,这也避免了雾化头因发热而损坏。
图1电路中的BG2、BG3管、触针A、B以及相关的电阻,共同组成水位控制电路。电路工作时,电源通过触针A、B和水溶液给BG3的射极提供电源。BG3管导通工作。BG2管起开关作用。当BG3工作时,BG2管也导通,电源通过BG3、BG2、R3、L3向BG1管提供偏置电流,使BG1管振荡工作。一旦液面降低、控制触针露出水面,电源到BG3管的通路被切断,BG3管截止,BG2开关也断开,此时BG1因无偏置电流而迅速停止振荡。调整电阻R3的阻值,可以直接改变BG1管的偏置电流,所以振荡器的调试十分简单和方便。电路中的D7是BG1管be结的保护二极管。
如果能确认是保险坏了,而且愿意自己来进行处理,可以拆下保险之后去购买一个相同的保险将它换装上去就行了。
如果不能确认是保险的故障,或者自己不会进行修理,可以去当地的售后服务中心或者是家电维修站请专业人士检修之后根据他们的意见来进行处理,不要自己盲目进行处理,以免引起更加严重的后果。
问题描述:
一般的电子打火机就是用压电陶瓷点火的那么它会不会把电用完
解析:
不会,因为压电陶瓷是把压应力转化为电的一种特殊器件,只要压电陶瓷片不损坏,就不会把电用完。一般来说,压电陶瓷片都可以使用一万次以上。