Производство пьезокерамики

Большинство составов пьезокерамики основано на химических соединениях с формулой АВО₃ (напр., BaTiO₃, РbТiO₃) с кристаллической структурой типа перовскита и различных твёрдых растворов на их основе (например, системы BaTiO₃ — CaTiO₃, BaTiO₃ — CaTiO₃ — CoCO₃, NaNbO₃ — KNbO₃). Особенно широко используются в качестве пьезоэлектрических материалов составы системы РbТiO₃ — PbZrO₃ (т. н. система PZT, или ЦТС). Практический интерес представляет также ряд соединений с формулой АВ₂О₆, напр. PbNb₂O₆, имеющих весьма высокую Кюри точку (~570 °С), что позволяет создавать пьезоэлементы для работы при высоких температурах.

Контрольные вопросы

1) В чём заключается основной принцип пьезоэффекта?

2) В каком случае в кристалле кварца возникает прямой продольный пьезоэффект, а в каком поперечный и сдвиговый пьезоэффекты?

3) Как определить скорость старения пьезоматериала?

4) При каких условиях возможен пьезоэффект?

5) Где используется одновременно прямой и обратный пьезоэфект?

Задачи

1)На сколько мм изменится толщина пластины кварца если к граням пластины толщиной 0,5мм приложили напряжение 1000В, пьезомодуль кварца составляет 2,31·10^-12 Кл/Н?

2)Какова антирезонансная fa частота пьезомэлемента (титаната бария) если известно следующее:

- fр = 2fa; Qm = 400; Z = 1кОм; С=1мкФ?

3)Какова скорость старения (АR) пьезоэлемента если известно что: t₁ = 180 дней и X_t1 = 10МГц; t₂ = 360 дней и Х_t2 = 9,9МГц?

4)Какова пьезоэлектрическая константа давления если при давлении в 2Па, на гранях кристалла образуется напряжение равное 500В?

5) Расчитайте коэффициент электромеханической связи К, если известна f_a = 20МГц и f_р = 40MГц?

6) Какой заряд выделится на батарее пьезоэлементов выполненных из кварца (пьезомодуль кварца составляет 2,31·10^-12 Кл/Н), если приложена сила в 10Н, а количество пластин n=20?