壓電陶瓷性能參數(shù)解析

壓電陶的性能參造陶要能要陶性器量。此，壓的，首要電性方。陶般還具壓。瓷化，了，參同值，參的得。多的數(shù)廣基。（1）

常數(shù)常的，化性的，用ε

表示。不壓元壓常。，要瓷常，瓷的小。常數(shù)

元容，積A離t為數(shù)ε

ε=C·t/A-1)，各的單：電量C為電積m，電距為m，介常為F/m。使數(shù)r（或κ數(shù)εr=/εo(1-2)

間為，εo由εo=8.85×10，數(shù)。

1

F/m，而r陶前晶體沿2(y)3(z)電相，有一個。化處，沿極方向生化各的電性就兩。的沿3有系ε

1

=ε

2

ε

3

1-3過陶數(shù)

1

和ε

3

。壓電處于同條其所測常相機，為數(shù)在ε

示角標T件。在，測夾，以ε

表，標示條。變電，而受下應(yīng)下常的。上沿3極電常即

ε

11

T

ε

33

T

ε

11

S

ε

11

S

（2）

質(zhì)耗損陶何料的之。交，介部：一為分導(dǎo)引一功異是介弛過所。量比值如圖1-1所IcIR相Ic流I為δ值為(1-4)式中ω為交變電場的角頻率，R損耗電阻，C為介質(zhì)電容由式（1-4可以看出I時，tan大I小時tanδ小。通常用RRδ來表示的介損耗，稱為介質(zhì)損正切值或損耗因子或者就叫做介質(zhì)損耗。處于靜電中的介質(zhì)損耗來源介質(zhì)中的導(dǎo)過程處于交變電場中的介損耗，來源電導(dǎo)過程和化馳豫所引起的介損耗。此外，具有鐵電性的電陶瓷的介質(zhì)耗，還與疇壁的運動有關(guān)，但情況比較復(fù)，因，在此不予詳。）

性常數(shù)壓電陶瓷一種彈性體服從胡克律“彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變正比設(shè)力為T，截面積A的壓電片上，其所產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)镾，則根據(jù)克定律應(yīng)力與應(yīng)變S之間如下關(guān)系S=sT(1-5)T=cS(1-6)中，S彈性順度常數(shù)，位為

2

C為彈性勁度常數(shù)，單位為N/m

2

。是都即應(yīng)力度，不僅在產(chǎn)，寬度上應(yīng)。設(shè)有圖所的薄，其沿向，寬度方。沿1力，在1方產(chǎn)應(yīng)S向上生應(yīng)變S1-5出S=ST111

1

(1-7)S=ST212

1

(1-8)上面兩式性順度常數(shù)和S之比，稱為迫松比即1112它表示橫向?qū)κ张c縱向相伸長之。同理，可得到SSS，其S=SS=S。極化過的1322222111221壓電陶瓷，立彈性順度數(shù)只有5個，即S，S，，和S。111213344獨立的彈勁度常數(shù)也只有，即CCCC和C.111213334由于壓電瓷存在壓電效應(yīng)，此壓電陶樣品在同的電學(xué)條件下具有同的性順度常數(shù)。在電路的電阻很小相當短路，或電場強度E=0條下測得的稱為路性順度常數(shù)，記作S

E

。外電路的電阻很相當開路電位移D=0的條件測得的稱開路彈性順度常數(shù)，作S

D

由于壓電陶瓷為各異相，因此共下列10個彈性順度數(shù)：S

E

11

S

E

12

S

E

13

S

E

33

S

E

44

S

D

11

S

D

12

S

D

13

S

D

33

S

D

44

。同理，彈勁度常數(shù)也有10：C

E

11

C

E

12

C

E

13

C

E

33

C

E

4

C

D

11

C

D

12

C

D

13

C

D

33

C

D

44

。）

械品質(zhì)因數(shù)機械品質(zhì)數(shù)也是衡量壓電陶的一個重參數(shù)。表示在振動轉(zhuǎn)換時材內(nèi)部量消耗的程度。機械質(zhì)因數(shù)越大，能量的損耗越小。產(chǎn)生損耗的原因在內(nèi)摩擦。機品質(zhì)因可以據(jù)等電路計算而得：(1-10)，R1阻，ωS聯(lián)頻率C1諧，其值為(1-11)ωp諧Co此式1-10得到(1-12)(1-13)△f=fp-fs很時，式為(1-14)的件的Qm瓷電陶瓷的Qm，型則要求。（5）

電數(shù)一力T的應(yīng)變S性系起即T=YS；瓷電，力荷。的應(yīng)比于張?zhí)栯娨艱和力T面的：D=Q/A=dT(1-15)d侖/牛C/N）是還應(yīng)，施場變生為取向。S=dE

(1-16)d/伏m/v。兩數(shù)d常數(shù)對逆應(yīng)來d值同有系(1-17)對于企圖用產(chǎn)生動或振動（例，聲和超聲換器）的材料來說，希望有大壓電應(yīng)變常數(shù)d。另一個常的壓電常數(shù)是壓電壓常數(shù)，它表示內(nèi)應(yīng)力所產(chǎn)生的電場，或應(yīng)所產(chǎn)生的電位的關(guān)。常數(shù)g常數(shù)d間的關(guān)系如下：g=d/e

(1-18)對于由機應(yīng)力而產(chǎn)生電壓（例如留拾音器）的材料來說，希望具有高壓電壓常數(shù)g，壓數(shù)e常數(shù)he力場，而h變場E來既T=-eE(1-19)E=-hS(1-20)電數(shù)的壓常數(shù)向并慮自，夾短”、“”械的電界。因，也許電?，F(xiàn)長，如圖1-3示。(1-21)薄向向3行而面向3。路場片向1的力T，數(shù)移力之如：

31械，即T=0件，薄長向3度，壓電常數(shù)d變電場下：1(1-22)路，即D=0的件，片只受力T，壓數(shù)g與力1T電場E：(1-23)械即T=0，只受到向3移常數(shù)g移D變系：31(1-24)1-211-24果TE時，應(yīng)常數(shù)為d；果T，常為g。理SE變，其邊界械電，擇（SD）為，其為持開相為e和間系：(1-25)(1-26)可不或條得dg、h電，而最壓數(shù)d考瓷性，所它四常：d31=d32,d33,d15=d24g31=g32,g33,g15=g24e31=e32,e33,e15=e24h31=h32,h33,h15=h24組是道其一可它三組討瓷壓電數(shù)反壓陶、電即，之稱。圖1-3下瓷方：(1-27)(1-28)式1-27正而1-28壓于界不變，不。于子有類，四壓。式1-27式為壓，壓通表1-1。程稱一程二程三程四程：①i,j=1,2,3,4,5,6;m,n=1,2,3.

程式②

β

m

質(zhì)m/Fβ

m

夾率m/F（6）

電數(shù)耦數(shù)K是合料它械能之耦電可為由于壓電元件的械能與它形狀和動模式有關(guān)，此，不同形狀和不同動模對應(yīng)的機電耦系也不相同電陶的機電耦合系數(shù)列于表1-2，它們的算方式從壓電方程中導(dǎo)出。表1-2K

狀極

為變分量K

沿1方3面極

T1;S1,S2,S3KKKK

33pt15

沿33極于3電極行3極于2電極

T3,S1=S2,S3T1=T2,S1=S2,S3T1=T2;T3;S2T4;S47）

數(shù)，