壓電(dian)效應及其原(yuan)理

壓電(dian)效應：某些(xie)電(dian)介(jie)質(zhi)在(zai)沿(yan)壹(yi)定方(fang)向(xiang)上受(shou)到外(wai)力(li)的(de)作用而變(bian)形(xing)時，內(nei)部會(hui)產生(sheng)極(ji)化(hua)現象，同時在(zai)它(ta)的(de)兩個相對表(biao)面(mian)上出現(xian)正負相反(fan)的(de)電荷(he)。當外(wai)力(li)去掉後(hou)，它(ta)又會恢復(fu)到不帶電(dian)的(de)狀(zhuang)態，這(zhe)種(zhong)現(xian)象稱(cheng)為(wei)正壓電(dian)效應。當作用力(li)的(de)方(fang)向(xiang)改(gai)變(bian)時，電荷(he)的(de)極(ji)性也(ye)隨(sui)之改(gai)變(bian)。

相反(fan)，當在(zai)電(dian)介(jie)質(zhi)的(de)極(ji)化(hua)方(fang)向(xiang)上施加電(dian)場，這(zhe)些電(dian)介(jie)質(zhi)也會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)形(xing)，電場去掉後(hou)，電(dian)介(jie)質(zhi)的(de)變(bian)形(xing)隨(sui)之消失，這(zhe)種(zhong)現(xian)象稱(cheng)為(wei)逆(ni)壓電(dian)效(xiao)應(ying)，或稱(cheng)為(wei)電(dian)致(zhi)伸(shen)縮現(xian)象(xiang)。依據(ju)電(dian)介(jie)質(zhi)壓電(dian)效應(ying)研(yan)制的(de)壹(yi)類傳(chuan)感器稱(cheng)為(wei)為(wei)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感器。

       並非(fei)的(de)陶(tao)瓷(ci)都具(ju)有(you)壓電效應(ying)。作為(wei)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)原(yuan)材(cai)料(liao)，在(zai)晶(jing)體(ti)結(jie)構上壹(yi)定是(shi)不具(ju)有(you)對稱(cheng)中心(xin)的(de)晶(jing)體(ti)，如(ru)氧(yang)化(hua)鉛、氧化(hua)鋯、氧化(hua)鈦(tai)、碳酸鋇、氧化(hua)鈮(ni)、氧化(hua)鎂(mei)、氧化(hua)鋅(xin)等(deng)。將(jiang)這(zhe)些原(yuan)材(cai)料(liao)在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)致(zhi)密燒結(jie)，制(zhi)成(cheng)陶(tao)瓷(ci)，並將(jiang)制好(hao)的(de)陶(tao)瓷(ci)在(zai)直(zhi)流(liu)高(gao)壓電場下(xia)進(jin)行極(ji)化(hua)處理，才能(neng)成(cheng)為(wei)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)。

常用的(de)壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)有鈦(tai)酸鋇、鈦(tai)酸鉛、鋯鈦(tai)酸鉛以(yi)及三元系壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)等(deng)。

     壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)應用範(fan)圍(wei)非常(chang)廣泛，而且與人類的(de)生活(huo)密(mi)切相關(guan)。其應(ying)用大(da)致(zhi)可歸納為(wei)以(yi)下(xia)四(si)方(fang)面(mian)：

（1）能量(liang)轉換。壓(ya)電陶(tao)瓷(ci)可以(yi)將機(ji)械能(neng)轉換為(wei)電(dian)能(neng)，故可(ke)用於(yu)制(zhi)造壓(ya)電(dian)打火(huo)機(ji)、壓電(dian)點火(huo)機(ji)、移動(dong)X光(guang)機(ji)電源等(deng)。用壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)也可(ke)以(yi)把電能轉換為(wei)超聲(sheng)振動(dong)，用於(yu)探(tan)尋水下(xia)魚(yu)群，對金(jin)屬進(jin)行無損(sun)探(tan)傷，以(yi)及超聲(sheng)清(qing)洗、超聲(sheng)醫療(liao)等(deng)。

（2）傳(chuan)感。用壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)制成(cheng)的(de)傳(chuan)感器可(ke)用來(lai)檢(jian)測微(wei)弱(ruo)的(de)機(ji)械振(zhen)動(dong)並將(jiang)其轉換為(wei)電(dian)信(xin)號，可(ke)應(ying)用於(yu)聲(sheng)納系統、氣(qi)象探(tan)測、遙(yao)感遙測、環境(jing)保(bao)護、家(jia)用電(dian)器(qi)等(deng)。

（3）驅動(dong)。壓(ya)電(dian)驅(qu)動(dong)器(qi)是(shi)利(li)用壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)逆(ni)壓電(dian)效(xiao)應(ying)產生形(xing)變(bian)，以(yi)精que地(di)控(kong)制(zhi)位移，可用於(yu)精(jing)密儀器與精密(mi)機(ji)械、微(wei)電(dian)子技術、光(guang)纖技(ji)術及(ji)生物(wu)工程等(deng)領域(yu)。

（4）頻率控制(zhi)。壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)還可(ke)以(yi)用來(lai)制(zhi)造各(ge)種(zhong)濾(lv)波(bo)器和諧振器(qi)。在(zai)收(shou)音機(ji)的(de)電子線路(lu)中，振蕩(dang)器(qi)和濾(lv)波(bo)器是(shi)*的(de)重要(yao)部件(jian)。壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)用完成(cheng)振蕩(dang)、濾(lv)波(bo)功(gong)能(neng)。

 壓電(dian)地(di)震儀

地(di)震震源壹(yi)般在(zai)地(di)殼(ke)內(nei)比(bi)較(jiao)深的(de)地(di)方(fang)。從震源開始(shi)，震動(dong)不斷向(xiang)四(si)面(mian)八方(fang)傳(chuan)播。震動(dong)是(shi)壹(yi)種(zhong)機(ji)械波(bo)，當地(di)震儀中的(de)壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)受(shou)到機(ji)械波(bo)的(de)作用後(hou)，按(an)照(zhao)正壓電(dian)效應，就(jiu)會(hui)感應出壹(yi)定強(qiang)度(du)的(de)電信(xin)號(hao)，這(zhe)些信(xin)號(hao)可以(yi)在(zai)屏(ping)幕上顯(xian)示或(huo)是(shi)以(yi)其他(ta)形(xing)式(shi)表(biao)現出來(lai)。

    由(you)於(yu)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)壓電(dian)效(xiao)應(ying)非常靈(ling)敏(min)，能精(jing)que測出幾(ji)達(da)因(yin)的(de)力(li)的(de)變(bian)化(hua)，甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)檢測到十多米(mi)外(wai)昆蟲拍(pai)打翅(chi)膀引(yin)起(qi)的(de)空氣(qi)擾(rao)動(dong)，所以(yi)壓電地(di)震儀能精que地(di)測出地(di)震的(de)強(qiang)度(du)。由(you)於(yu)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)能測定(ding)聲(sheng)波(bo)的(de)傳(chuan)播方(fang)向(xiang)，故壓(ya)電(dian)地(di)震儀還能(neng)指(zhi)示(shi)出地(di)震的(de)方(fang)位(wei)和距(ju)離(li)。可以(yi)毫(hao)不誇(kua)張地(di)說(shuo)，壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)在(zai)地(di)震預(yu)報方(fang)面(mian)大顯(xian)了身手。