压电效应

1880年，居里兄弟首次发现了电气石的压电效应并开始了压电的历史。

1881年，居里兄弟实验验证了逆压电效应，并为石英提供了相同的正负压电常数。

1894年，Voigt指出，只有20个没有对称中心的点的晶体很可能具有压电效应。

石英是压电晶体的代表，并已应用。

在第一次世界大战中，居里的继承人郎志万首先利用石英的压电效应制作了一种用于探测潜艇的水下超声探测器，从而揭示了压电应用的历史。

压电材料的划时代进步及其应用应归功于第二次世界大战中BaTiO3陶瓷的发现。

1947年，美国的罗伯茨在BaTiO3陶瓷上应用高压极化处理，以获得压电陶瓷的压电性。

随后，日本积极开展了使用BaTiO3压电陶瓷的各种压电器件的应用研究，如超声波换能器，高频传感器，压力传感器，滤波器和谐振器。

这项研究一直持续到20世纪50年代中期。

1955年，B。

Jaffe等人。

发现PZT压电陶瓷具有优于压电性能的BaTiO3，极大地推动了压电器件的应用。

随着PZT的出现，一些在BaTiO3时代难以实用的应用，尤其是压电陶瓷滤波器和谐振器，已经迅速投入实际使用，并且已经应用​​了SAW滤波器，延迟线和振荡器。

该装置在20世纪70年代后期也投入实际使用。

在20世纪70年代早期，人们研究了添加第三组分改性压电陶瓷三元体系，该体系基于锆钛酸铅材料的二元化合物式Pb（ZrTi）O3，如铌酸铅镁。

Pb（Mg1 / 3Nb2 / 3）（ZrTi）O3，可广泛用于拾音器，麦克风，滤波器，变压器，超声波延迟线和点火爆轰。

例如，铅铋锌酸盐（Pb（Zn1 / 3Nb2 / 3）（ZrTi）O3主要用于制造具有优异陶瓷滤波器和机械滤波器性能的传感器。

压电效应可分为正压电效应和反压电效应1.正压电效应当晶体受到固定方向的外力时，会发生内部极化现象，同时在某两个表面上产生相反的符号;当外力被消除时，晶体返回不带电状态。

当外力方向改变时，电荷的极性也会发生变化;晶体力产生的电荷量与外力的大小成正比。

压电传感器大多数使用正压电效应制作.2。

逆压电效应是指通过交替施加晶体而使晶体机械变形的现象电场到晶体。

由反压电效应制成的发射器可用于电声和超声工程。

压电敏感元件的压电变形有五种基本形式：厚度变形型，长度变形型，体积变形型，厚度剪切型和平面剪切型。

压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这五种状态下产生压电效应。

例如，石英晶体没有压电效应的体积变形，但具有良好的厚度变形和长度变形的压电效应。

压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，则产生电位差（称为正压电效应），反之亦然，产生机械应力（称为逆压电效应）。

如果压力是高频振动，则产生高频电流。

当高频电信号施加到压电陶瓷时，产生高频声信号（机械振动），这通常称为超声信号。

也就是说，压电陶瓷具有机械能和电能之间的转换和反向转换的功能，这种相互关系确实非常有趣。

压电材料可以由于机械变形或由于电场引起的机械变形而产生电场。

这种固有的机电耦合效应使压电材料广泛应用于工程中。

例如，压电材料已被用于制造智能结构。

除了自支撑能力之外，这种结构还具有自我诊断，自适应和自我修复等功能，并且在未来的飞机设计中发挥着重要作用。