Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 108
Текст из файла (страница 108)
Здесь оь ) 0 и иь ) О, если гщеет место растяжение (при этом гидростатич. давление «., О); компоненты матриц имеют следующий смысл: С и « М С, — постоянные упругости; Е, и »» «« Ю . — коэфф. упругой податливости (модули упругости), значки Р и Е соответствукп постоянству поляризации (иидукции) и поля (Ь, Ь' = — 1, ..., 6); г)щ т)о — обратные диэлектрич. восприимчивости соответствеыыо при постоянстве деформации а или мехаиич. ыапряжеиия о («, 1 = 1, 2, 3); Ьою ьЗь, аы, бы — пьеаоэлектрич. постоянные; зиак г обозначает траиспоыированную матрицу, т.
е. перемеыу местами строк и столбцов. Вообще, для любой из величин имеют место соот- ношения: аВ = а,, ащ = аапь ыо а;а ~ аяь Величину б;а ыаз, и ь ез о м о д у л е м. Если вместо поляризации в качестве переменных удобно испольаовать составляющие электрич. индукции Вь то их можно ввести в ур-ния (1 — 4) ыа осыове определеыин: В.= еЕ = Е+ 4пР, где е =- б+ + 4яд( б =- е~ ;'.=,', з — теизор диэлектрич. Вроыицаемости.
В этом случае ур-ыия (2,б) и (4,б) аапишутся соответственно: В=4зеи+«"Е и В=4хбэ+» Е (при использовании системм СИ множитель 4п опускается). Аиалогичыым обравом, вводя тенэор диэлектрич. непроницаемости и = е ', ыожио переписать ур-яия (1) и (3). Выбор тех или ипых ур-ыий и соответственно постоявыых диктуется фиаич. условиями, в к-рых находитсл пьезоэлектрик, т. е. граничными условиями. Например,при закреплеиии кристалла, когда некоторые или все компокеиты иа = сопзг == О, е расчетах следует использовать диэлектрич.восприимчивости та или проигщаемости е". При закорачиваыии электродов поле Е = сопл( = О, поэтому удобно пользоваться коэфф.
упругой податливо- Б сти Еаь, и т. д. Наиболее сильные отличия между постоянными, определенными при различных условиях, в которых находится пьезоэлектрик, наблюдаются у сегнетоэлектриков. Между матргщами указанных вьппе постоянных имеют место следующие соотношения: Ь = чае = бС е = у"Ь = бС~, б = «) д= ЬЯ~, б= 1'у = ео', « Е'« = Е'»+ ~М»Отать (5) гш = чо 1 .а» 4»тут) Принадлежность пьезоэлектрика к тому или иному классу кристаллич. симметрии, обозиачевиой с помощью принятой для этой цели междуыародыой символики, определяет количество различных членов в разложении термодиыамич. потенциалов и соответственно этому — структуру матриц упругих, дизлектрич. и пьеаоэлектрич. постоянных, фигурирующих в ур-киях пьезоэффекта (1 — 4].
Чем ниже симметрия кристалла, тем больше число пьеэоэпемеггг Рис. 1. Примеры орегон кристаллов и ориентация электродов по отношению к кри- сталлсграфичеспим осям рааличных компонент матрицы пьезоэлектрич. постоянных, напр. для мопоклинной системы (сульфат магния) вто число равно 8, для тригональной (кварц) — б, для тетрагональной (титанат барин) — 3. Уравнения пьеаоэффекта (1 — 4) справедливы в рамках линейной теории, т. е.
при относительно слабых внешних воадействиях. При больших мехаиич. напряжениях и электрич. полях следует не только учитывать более высокие степени в рааложении терыодннамич. потенциалов (при этом ур-ния 1 — 4 становятсн нелинейными), по и иметь в виду возможность понвления необратимых изменений, напр. электрического, механического и элект(омеханического гистереаисов, что существенно для сегнетоэлектриков и, в частности, для нек-рых разновидностей пьезокерамики. Кроме того, ур-ния (1 — 4) справедливы лишь для статич. случая, т.
е. для случая, когда входящие в них переменные не зависят от координат. Если в пьеэоэлектрике возбуждаются упругие волны, то деформация, поляризации и соответственно все другие переменные не являются однородными, т. е. аависят от координат, поэтому ур-пнями (1 — 4) можно нольаоваться лишь для малых алементов объема системы, внутри к-рых п„, аа, Рь Е! приближенно можно считать однородными величинами.
В этом случае ур-ния (1 — 4) наз. местными ур-пнями пьезоаффекта. Если длина звуковой волны соизмерима с размерами колеблющегося обрааца пьеаоэлектрика, то рааличные параметры, характериауницие пьеаоэлектрич, преобразователь, — механич. и алектрич. импедансы, коэфф. электромеханич. свяаи и др. — определнютсн в результате интегрирования ур-ний движении элементарных объеыов пьеаоэлемеита совместно с местными ур-ииямн пьеаоэффекта. Лктг К э д и У., Пьеэоэлектричесгво и его практические прйменеиня, пер. с англ., М„>949; М э з о н у., Пьезоэлектрические крйсталлы и их применении е ультраакустике, пер. с англ., М., 1952; Фиэичесвая акустйка, под ред.
У. Магона, пер. с англ., т. 1, ч. Д', М., 1999, гл. г; И о н а Ф., Ш й р а н е Д., Сегпетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1965; Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлейтрики, .!., 1971; ж ел у д е е И. С., Физика кристаллических диэлектриков, М., 1999. Р. и. Паскнксг. ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТ вЂ” наготовленная Иа пьезоэлектрического материала деталь простой геометрич. формы (стер>кенго пластина, диск, цилиндр и т. п.) с нанесенными на определенные ее поверхности электродами, являющаяся основой пьезоэлектрического пресбрагсгителл.
С влектродов П. снимается электрич. заряд, образующийся при прямом пьезоэффекте, или к ним подводится электрич. напряжение для создания деформации в результате обратного пьезоэффекта. П. выреаается иа кристалла или изготавливается иэ пьезокерамики таким образом (с учетом расположения электродов), чтобы взаимная ориентация механич. сил и электрич. полей (индукций) обеспечивала длн данной кристаллич. системы, обладающей определенной симметрией, реализацию прямого или обратного пьезоэффекта с вением ясрлальебаний ааданного пр„ для соадания колебаний по толщине пластины кварца переменное напряжение подводится к электродам, нанесенным на ее большие грани, причем пластина вырезается так, что ось г (рис.
1,а) кристалла совпадает с ее толщиной (срез Ол), и, следовательно, величина деформации определяется пьеаомодулем ды. При воабуждении колебаний пьеаокерамич. пластины по длине (рис. (,б) электроды рас>юлагаютсн на больших ее гранях, ориентированных перпендикулярно оси спонтанной поляризации Рг (ось г), и деформации в этом случае определяются пьезомодулем бзП колебании такой пластины по толщине определяются пьезомадулем г(зз. При использовании кристаллов ПЬЕЗОЭФФЕКТ Г 1 1 свойств пьеаоэлек— лтс6$ББ~ , грива наносятся раэ==ьл ~Я~~~О ~ личными способами, с б г г напр.: методом напыления в вакууме; серебрявая или аолокается проводящим клеем; электроды и з и пьезокерамики наносятся обычно вжига- Рис. 2. Простеаюие типы пьезсзлеиентоз.
нием серебряной пасты до поляризации образца. Литл К з Л и У., Пьезсзлектричестзо н его практические применении,пер.с англ., М, 1959; М з з о н У., Пьезоэлектрические крйстзслы и нх пркиейени» в ультрзакустике, пер. с англ., М , 1952; Фиаическзя скустйка, под рен. У. Мзтонв, пер. с англ., т. 1, . А, М., 19ВС, гл.
З; М'ат а у те к И.,' Ультразвуксзвй технйка, пер. с нем., М., 1Ч62; Ультразвуковые преобразователи, пер. с англ., М., 1972, Ананьева А. А., Керзикческйе приемники звука, М., 1963. Р. К Пйсннксг. ПЬЕЗОЭФФЕКТ вЂ” связь между электрич. поляриаацией (иидукцией) или алектрич, полем и мехавич.напряжением или деформацией, к-рая наблюдается у нек-рых диьлектриков и полупроводников. Во многих важных длн практики случаях ату связь могнио приближенно описывать лияейными ур-пнями и считать обратиыой. Рааличают п р я м о й П.— воаникновеиие поляризации (индукции) под действием механич. напряжений и о б р а та ы й П. — аависимость деформации пьезоэлектриков от электрич. полн (см. 11ьггсзлгктричсстгс).
сегпетовой соли (рис. (,в) для приема акустич. колебаний пластина вырезается так (45' Х-срез), чтобы приложенная к узкой грани сила р вызывала в материале сдвиговое напряжеиие о,г, и тогда ва электродах, нанесенных ва грани, перпендикулярные оси х, возникает заряд, определяемый пьезомодулеи с)гг!2. Прямоугольная пластина (рис. 2,а) обычно используетсн для воабуждевия или прирма акустич. волн на резованс- вых колебаниях по толщине, реже— для работы вблизи резонансов, определнемых ее длиной или ширииои (поверхности, ва к-рые нанесены электроды, обоапачеиы штриховкой).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
