yes叶传忠6压电效应及其应用小马哥实验总结
8_信息时代的多面手_压电效应
信息时代的多面手———压电效应李瑞洁 高 桦轻轻一揿煤气灶按钮,蓝色火焰迅即燃起;轻轻一按电视遥控器,精彩节目任您挑选。
这就是压电效应带给您的便利。
所谓压电效应,是指某些各向异性的晶体,在外力作用下产生机械形变(如压缩或伸长),从而在加压面或拉力面的两侧出现异号束缚电荷,这种现象称为正压电效应。
反之,在晶体的两侧面加一交变电压,晶体就会发生厚薄的机械变化,这叫做逆压电效应。
这两种效应统称为压电效应。
压电效应是居里兄弟(Jacques Curie、Pirre Curie)于1880年首先在α-石英晶体上发现的。
除了石英这种天然压电晶体外,还可以人工合成具有压电性能的多晶体材料,即通常所说的压电陶瓷。
1942年,压电陶瓷材料———钛酸钡首次在美国制成。
1947年,压电陶瓷器件———钛酸钡拾音器诞生。
此后,尤其是近几十年来,随着性能更加优越的压电陶瓷材料(如锆钛酸铅和近年来出现的无铅压电陶瓷)的研制成功,压电效应得到了飞速发展和广泛应用。
目前,这种神奇的效应已被应用到航空航天、医学诊断、超声焊接等许多领域,以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。
如用压电陶瓷可以做成各种各样的“人工耳”,用来预报地震和了解地下矿藏等。
用压电陶瓷做成的触觉元件,能感知凹凸度仅10微米的表面,用它制成的超声波扫描仪,已成为一种重要的医疗诊断设备。
利用压电效应制作的压电驱动器具有精确控制的功能,可用于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域。
一、压电效应的物理机制及应用压电效应是晶体在机械力作用下发生形变,从而引起带电粒子的相互位移,使晶体总的电偶极矩(极化)发生改变而造成的。
因此,压电效应与极化强度有关,涉及物质的力学和电学性质的相互影响,反映了晶体的弹性性能与介电性能之间的耦合。
现在我们以水晶晶体为模型,说明产生压电效应的物理学机理。
在不受压力时,水晶晶体正、负电荷中心重合,整个晶体的总电矩等于零,晶体表面无电荷(不呈压电性)。
压电效应下的应用
压电效应下的应用压电效应下的应用已经广泛应用于各个领域，例如晶片中的传感器和控制器、能源回收、超声波技术和电声设备等。
压电效应是指某些晶体在受到外力作用时会产生电荷的现象。
这种效应最早是由法国的皮埃尔·居里和雅克·居里夫妇在1880年发现的。
应用1.晶片传感器和控制器在超小型晶片中，压电效应可以被用于制造传感器和控制器。
例如，高质量压电晶体可以用于制造石英表的震荡器。
这种压电效应可以通过将压电晶体置于压力下来获得。
使用这些传感器和控制器可以实现自动化控制和监测，使得生产过程更加高效和自动化。
2.能量回收压电效应还可以被用于能量回收，例如在交通领域中。
当有车辆经过路面时，压电材料会受到压力而产生电荷。
这些电荷可以被回收用于驱动路灯和其他设施，从而减少能源的浪费。
3.超声波技术压电效应也可以被用于制造超声波技术。
这种技术被广泛应用于医疗、工业和科学研究中。
例如，在医疗领域中，超声波技术可以用于检测和诊断疾病。
在工业领域中，超声波技术可以用于清洗、焊接和测试金属材料的质量。
在科学研究中，超声波技术可以用于探究物质的结构和性质。
4.电声设备压电效应还可以被用于制造电声设备，例如扬声器和麦克风。
在这些设备中，压电材料会产生声波振动，从而产生声音。
这种技术被广泛应用于娱乐、通信和安全方面。
总结压电效应已经被广泛应用于各个领域。
这种效应不仅可以用于制造晶片传感器和控制器，还可以用于能量回收、超声波技术和电声设备。
未来随着科技的不断进步，我们相信压电效应会有更广泛的应用前景。
材料物理-压电效应运用猜想
六、我的猜想
猜想2：原理同前猜想，将压力材料铺在楼梯。这个特殊 地段材料运用面积虽然没有多大改变，但是作用力明显大 于一般路段。汇聚的电能可以就近运用在楼梯道的灯光上。
微观机制
• 电介质在电场作用下会产生极化或改变极化状态，它以感应的方式 传递电的作用。电介质极化的微观机理是电介质介电常数的微观解 释。静态介电常数是描述电介质在静电场中极化的量化指标。 • 从微观来看，介质的极化有以下三种情况。分别是电子极化、离子 极化、取向极化。
图：电子位移极化、离子位移极化和取向极化示意图
1894年沃伊特指出，结构 上具有不对称中心的晶体 介质都可能是压电材料。 在现代社会中，压电材料 作为机电转换的功能材料， 在高新领域扮演着重要的 角色。
一、压电效应原理
• 压电材料即具有压电效应的一类功能 材料。压电效应是指材料在压力作用 下产生电信号的效应；或者在电场作 用下，材料发生机械形变的现象。材 料的压电性由压电常数决定，与晶体 的对称性密切相关。石英晶体是最早 发现的压电晶体，也是目前最好的和 最重要的压电晶体之一。 • 压电效应是由于晶体在机械力的作用 下发生形变而引起带电粒子的相对位 移，从而使得晶体的总电矩发生改变 而造成的。
三、压电材料分类
压电材料分为压电单复合材料四类。由于其 具有不同的工艺及应用特点，因此应用领域各有不同。 在这四类压电材料中，压电陶瓷占据有相当大的比重， 也是目前市场上应用最为广泛的压电材料。
图：压电材料的晶体结构
四、压电材料的运用
法国：开发新型压电材料 聚集雨滴中的能量 工程师让·雅克·沙尤说，他们开发出了一 种可以利用降雨发电的新材料。通过模拟测 试显示，一滴雨水可以产生的能量在十万万 分之一焦耳，到四万分之一焦耳之间，尽管 这种方式产生的电能量是极其微小的，但科 学家们相信，这表明他们是在想着正确的方 向前进。
压电材料的原理及应用
压电材料的原理及应用1. 压电材料的基本原理1.1 压电效应•压电效应是指某些晶体在受到压力或拉伸时会产生电荷分离现象的物理现象。
•压电效应有正压电效应和逆压电效应两种。
1.2 压电晶体的内部结构•压电晶体的内部结构由正负离子组成，正负离子的排列方式决定了压电材料的性质。
•压电晶体中的正负离子形成了一个周期性的结构，当外力作用于晶体时，会导致离子发生相对位移，从而产生电荷分离现象。
1.3 压电效应的产生机制•压电效应的产生机制主要包括压电晶体的晶格参数变化、电子和离子的重新分布以及矩阵元素重新排列等。
•压电效应的产生与压电晶体的晶体结构、晶格常数、晶格缺陷等有关。
2. 压电材料的分类2.1 常用的压电材料•常用的压电材料包括石英、陶瓷、聚偏氟乙烯（PVDF）等。
•石英具有高的压电效应和稳定的性能，常用于压电传感器、水声通信等领域。
•陶瓷材料压电系数较大，常用于压电陶瓷变压器、压电陶瓷换能器等设备。
•PVDF具有优良的机械性能和压电性能，常用于压电传感器、声发射传感器等。
2.2 其他压电材料•除了常用的压电材料外，还有压电聚合物、压电复合材料等。
•压电聚合物具有较高的压电效应和柔性性能，常用于可弯曲式压电传感器、智能结构等。
•压电复合材料通过复合多种材料而成，具有优良的综合性能，常用于微小型压电器件、压电能量收集等。
3. 压电材料的应用3.1 压电传感器•压电传感器使用压电材料的压电效应进行压力、应力、加速度等物理量的测量。
•压电传感器广泛应用于工业自动化、医疗健康、汽车电子等领域。
3.2 压电驱动器•压电材料在受到外加电场作用时会产生机械变形，利用这一性质可以制造压电驱动器。
•压电驱动器常用于超声波发生器、振动电机等设备。
3.3 压电发电•利用压电材料的压电效应，将机械能转化为电能的过程称为压电发电。
•压电发电技术在能源收集、无线传感器网络等领域具有广泛的应用前景。
3.4 压电陶瓷变压器•压电陶瓷变压器利用压电陶瓷材料的压电效应进行电能的转换。
压电效应概述
压电效应概述2008-6-14 17:14:39 | 转载 | 固定链接 | 评论(0) | 浏览(473) 本文转载自光伏技术压电效应英文名称：Piezoelectric effect压电效应概述压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。
依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。
压电效应分类压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。
正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。
逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。
用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。
压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式（见图）。
压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。
例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。
依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。
压电效应历史与应用06年是居里兄弟皮尔（P.Curie）与杰克斯（J.Curie）发现压电效应（piezoele ctriceffect,注一）的一百周年。
一百年前在杰克斯的实验室发现了压电性。
起先，皮尔致力于焦电现象（pyroelectriceffect,注二）与晶体对称性关系的研究，后来兄弟俩却发现，在某一类晶体中施以压力会有电性产生。
压电效应及其应用
压电效应及其应用闫迎利(安阳师院教育学院,河南安阳 455000) [摘 要]介绍和解释压电效应;简述家用电器中常用的压电器件及其检测方法。
[关键词]压电效应;石英晶体;压电器件[中国分类号]O 482.41 [文献标识码]B [收稿日期]2001201206 [作者简介]闫迎利(1963-),男,河南温县人,安阳师院教育学院讲师,理学学士。
1 压电效应及其解释1880年法国物理学家皮埃尔和雅各居里兄弟实验中发现:当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时,晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷。
科学家把这种现象叫做压电现象。
具有压电现象的介质,称之为压电体。
科学家进一步研究发现,压电体有正压电效应和逆压电效应两种。
1.1 正压电效应有些固体介质,如:石英(Si O 2)、电气石、酒石酸钾钠(N aKC 4H 4O 6・4H 2O )、钛酸钡(B aT i O 3)等。
由于它们结晶点阵的特殊结构,当它们发生机械形变(如压缩或伸长)时,其相对的两个表面会呈现异号电荷,外力与端面积愈大,则出现的电荷就愈多。
端面电荷的符号视外力而定。
科学家把这种效应叫做正压电效应。
当压电体发生机械形变时,其极化强度随之而变,导致表面吸附的自由电荷随之而变。
如果将两个表面装上电极并用导线接通,变化的自由电荷便从一个极板移至另一极板,形成电流。
1.2 逆压电效应对于压电体,同时还存在逆压电效应。
即当压电体上加电场时,压电体会发生机械形变(伸长或缩短)。
如果压电体上加交变电场,则压电体就会交替出现伸长和压缩,即发生机械振动。
1.3 压电效应的解释在离子性的晶体中,正、负离子有规则地交错配置,构成结晶点阵。
这样就形成了固有电矩,在晶体表面出现了极化电荷,又由于晶体暴露在空气中,经过一段时间,这些电荷便被降落到晶面上的、空气中的异号离子所中和,因此极化面电荷和电矩都不会显现。
但是,当晶体发生机械形变时,晶格就会发生变化。
这样,电矩产生变化,表面极化电荷数值也发生改变。
压电效应的原理及应用
压电效应的原理及应用引言压电效应最初由法国物理学家皮埃尔.居里（Pierre.Curie)和雅各布.居里(Jacob.Curie)于1880年的一次实验中发现。
压电效应是指当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时，晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷，这种现象就叫做压电效应，具有压电效应的晶体介质叫做压电体。
根据压电效应的物理作用效果不同，还分为正压电效应和逆压电效应。
当前，在家用电器以及谐振器件、滤波器件以及电子传感技术之中，压电效应具有广泛的应用。
目前，基于压电效应的传感器已经普及并且应用于社会生产各个方面。
因此对于压电效应以及压电材料的基础研究具有理论和实际意义。
压电学的发展已经有100多年的历史,到目前为止,国内外学者对一次压电效应进行了大量的理论与应用研究,但只有少数学者提到了二次压电效应。
近年来,应用一次压电效应理论设计的压电类传感器与执行器的应用领域越来越广阔,压电效应的基础理论研究也有了较大发展。
本文通过理论与应用等方面的分析,在晶体众多的已知效应中发现,电磁效应与压电效应具有极大的相似性与可比性,可以进行对比研究,从而为压电效应的基础理论与应用的进一步研究探索出一条新途径。
1880年法国物理学家皮埃尔.居里（Pierre.Curie)和雅各布.居里(Jacob.Curie)兄弟实验中发现:当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时,晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷。
科学家把这种现象叫做压电现象。
具有压电现象的介质,称之为压电体。
当前，在家用电器以及谐振器件、滤波器件等电子传感技术之中，压电效应具有广泛的应用。
目前基于压电效应的传感器已经普及并且应用于社会生产各个方面。
因此对于压电效应以及压电材料的基础研究具有理论和实际意义。
随着电子技术与材料科学方面的飞速发展，相信对于压电效应的进一步研究开发会有更多的创新，为人类带来创新科技的福音。
1.压电效应的简介压电效应是指当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时，晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷，这种现象就叫做压电效应，具有压电效应的晶体介质叫做压电体。
Ch6压电式传感器
CH6 压电式传感器原理:基于压电材料的压电效应。
应用：测量加速度、压力、位移、温度、湿度等。
6.1 压电效应1、正压电效应某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
上述现象称为正压电效应。
2、逆压电效应如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随着消失，称为逆压电效应。
3、压电转换元件受力变形的几种形式（图6-1）4、几种常用压电材料的压电效应(1) 石英晶体(2) 压电陶瓷(3) 高分子材料5、压电方程与压电常数压电元件受到力F 作用时，就在相应的表面产生表面电荷Q ，力F 与电荷Q 存在如下关系：Q dF = （d 为压电系数）压电系数d 对于一定的施力方向和一定的产生电荷的表面是一个常数，但上式仅能用于一定尺寸的压电元件，没有普遍意义。
为使用方便，常采用下面的公式。
ij q d σ=式中 q — 电荷的表面密度，单位为（2/c cm ）；σ— 单位面积上的作用力，单位为（2/N cm ）；ij d — 压电常数，单位为（/C N ）。
(1) 压电常数① ij d ：在“短路条件”下,单位应力所产生的电荷密度。
“短路条件”是指压电元件的表面电荷从一开始发生就被引开。
② 压电常数g ：表示在不计“二次效应”的条件下，每单位应力在晶体内部产生的电势梯度，因此有时也称为压电电压常数。
20[/]dV N g m m εε=③ 压电常数h ：表示在不计“二次效应”的条件下，每单位机械应变在晶体内部产生的电势梯度。
[/]Vmh gE m m =④ 机电耦合系数K ：表示晶体中存储的电能对晶体所吸收的机械能之比的平方根。
或者反过来，表示晶体中存储的机械能对晶体所吸收的电能之比的平方根。
2K =由机械能转变成的电能输入的机械能 或 2K =由电能转变成的机械能输入的电能机电耦合系数K 在数值上等于压电常数h 和压电常数d 乘积的平方根。
压电效应 释放负离子
压电效应释放负离子压电效应是一种将机械能转化为电能的现象，同时也是一种将电能转化为机械能的现象。
负离子则是指带有负电荷的自由电子或离子。
本文将介绍压电效应如何释放负离子，并探讨其在实际应用中的意义。
让我们来了解一下压电效应的基本原理。
压电效应是指某些晶体在受到机械压力或扭力作用时，会在其表面产生电荷分布不均匀的现象。
这是由于压力改变了晶体内部的电荷分布，导致表面产生电荷不平衡。
这种电荷分布不均匀的现象被称为压电效应。
当晶体受到外界压力作用时，其内部的电荷分布会发生变化，产生电场。
根据电场的作用，原本平衡的正负电荷将发生偏移，使得晶体表面产生极性。
这种极性的改变会导致表面产生电荷不均匀，进而产生电位差。
这个电位差就是压电效应产生的电能。
而负离子则是指带有负电荷的自由电子或离子。
在压电材料受到压力作用时，产生的电能可以通过外部电极进行收集。
当外部电极连接到负载电阻上时，电子会流动，形成电流。
这个电流是由负离子的流动引起的。
压电效应释放负离子在实际应用中具有广泛的意义。
首先，负离子对人体有益。
负离子可以改善人体的免疫系统功能，增强人体的抗氧化能力，促进新陈代谢，缓解疲劳，提高睡眠质量等。
因此，将压电效应应用于负离子发生器中，可以为人们提供一个健康的生活环境。
压电效应释放的负离子还可以应用于空气净化领域。
负离子可以吸附空气中的灰尘、细菌、病毒等有害物质，净化空气质量。
在室内环境中使用负离子发生器，可以有效地减少空气中的污染物，改善室内空气质量，保护人们的健康。
压电效应释放的负离子还可以应用于静电除尘装置。
静电除尘装置利用负离子的吸附作用，将空气中的尘埃颗粒带电，并通过电场的作用将其收集。
这种方法可以高效地清除空气中的尘埃，保持设备和环境的清洁。
压电效应释放负离子还可以应用于电子设备领域。
负离子可以中和电子设备产生的静电，防止静电对设备的损坏。
此外，负离子还可以减少电子设备产生的电磁辐射，提高设备的抗干扰能力。
压电材料及压电效应的应用
压电材料及压电效应的应用作者：宋海龙汪勇李昊东金丹来源：《硅谷》2014年第23期摘要压电效应技术以其特有的优势在能源紧缺的今天发挥了显著的作用。
自该技术使用以来，开发出了包括压电晶体、PbTiO3系压电材料、压电陶瓷及高聚物复合材料等新型压电材料。
目前压电效应技术在换能器、驱动器、传感器等方面得到了广泛应用。
关键词压电效应；压电陶瓷；换能器；传感器中图分类号：TM201 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0107-02世界经济的快速发展导致了能源消耗的剧增，随着不可再生能源的日渐枯竭以及出于对环境的保护，各国都在大力发展可持续的清洁能源。
光能、风能、太阳能等清洁能源逐渐引起人们的重视[1-2]。
利用压电效应可进行压力发电，因其具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染和易于实现小型化和集成化等优点，并且随着压电材料压电性能的提高及新型电力电子器件的使用，能够满足低耗能产品的电能需求而成为目前研究的热点之一[3]。
1 压电效应原理某些电介质在沿一定方向受外力作用而变形时，内部产生极化的同时，在晶体的两个相对的表面上出现正负电荷，此现象称为压电效应[4]。
压电效应分为正压电效应和逆压电效应。
所谓正压电效应是指晶体因机械应力的作用而使其介质化，并使其表面荷电的效应。
反之，当在晶体外部施加电场时，受电场影响的晶体会产生机械形变，称为逆压电效应。
2 压电材料分类压电材料经历了石英晶体、压电陶瓷、压电聚合物和压电复合材料等几个里程碑式的发展，现针对压电材料的主要类型进行简要介绍。
1）压电晶体。
压电晶体是较早的压电效应应用的材料，主要有石英晶体（SiO2）、水溶性压电晶体（酒石酸钾钠）以及铌酸锂晶体，由于压电单晶体的性能稳定，造价高昂，一般仅限用于标准仪器或精度要求较高的传感器。
压电陶瓷技术的发展逐渐有替代上述材料的趋势。
但是近些年来，各国学者为研制出新型晶体压电材料，做了大量工作。
压电效应及其原理资料
机械院-陆继辉
压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，
内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电 荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压 电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。 相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形， 电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或 称为电致伸缩现象。依据电介质压电效 应研制的一类传感器称为为压电传感器。
压电陶瓷的应用范围非常广泛，而且与人类的生活密切相关。其应用大 致可归纳为以下四方面：
• （1）能量转换。 压电陶瓷可以将机械能转换为电能，故 可用于制造压电打火机、压电点火机、移 动X光机电源、炮弹引爆装置等。用压电陶 瓷也可以把电能转换为超声振动，用于探 寻水下鱼群，对金属进行无损探伤，以及 超声清洗、超声医疗等。
图示：
• （2）传感。 用压电陶瓷制成的传感器可用来检测微 弱的机械振动并将其转换为电信号，可应 用于声纳系统、气象探测、遥感遥测、环 境保护、家用电器等。
• （3）驱动。压电驱动器是利用压电陶瓷的 逆压电效应产生形变，以精确地控制位移， 可用于精密仪器与精密机械、微电子技术、 光纤技术及生物工程等领域。 • （4）频率控制。压电陶瓷还可以用来制造 各种滤波器和谐振器。在收音机的电子线 路中，振荡器和滤波器是不可缺少的重要 部件。压电陶瓷用完成振荡、滤波功能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电地震仪
地震震源一般在地壳内比较深的地方。从震源开始， 震动不断向四面八方传播。震动是一种机械波，当地震仪 中的压电陶瓷受到机械波的作用后，按照正压电效应，就 会感应出一定强度的电信号，这些信号可以在屏幕上显示 或是以其他形式表现出来。 由于压电陶瓷的压电效应非常灵敏，能精确测出几 达因的力的变化，甚至可以检测到十多米外昆虫拍打翅膀 引起的空气扰动，所以压电地震仪能精确地测出地震的强 度。由于压电陶瓷能测定声波的传播方向，故压电地震仪 还能指示出地震的方位和距离。可以毫不夸张地说，压电 陶瓷在地震预报方面大显了身手。
高级英语(考研方向) 压电效应
高级英语（考研方向）压电效应摘要：一、引言1.高级英语的重要性2.考研方向的必要性3.压电效应的背景二、压电效应的定义和原理1.压电效应的定义2.压电效应的原理简述三、压电效应的应用领域1.传感器2.能量收集器3.声波器件4.其他应用四、压电效应的研究现状与发展趋势1.研究现状2.发展趋势五、高级英语在压电效应研究中的应用1.专业文献的阅读2.论文撰写与发表六、结论1.压电效应的重要性2.高级英语在压电效应研究中的作用正文：一、引言高级英语，作为一门提高英语水平的课程，在我国高校中具有举足轻重的地位。
而对于那些有志于考研的学生来说，掌握高级英语更是必不可少的。
在众多的研究领域中，压电效应作为一个重要的课题，吸引了许多科学家的关注。
本文将围绕压电效应展开讨论，探讨其原理、应用、研究现状与发展趋势，以及高级英语在这其中的作用。
二、压电效应的定义和原理1.压电效应的定义压电效应，是指在某些特定晶体材料（压电材料）中，受到压力或施加电场时，材料表面产生电荷的现象。
这一现象最早由法国物理学家皮埃尔·居里和朱尔斯·居里夫妇发现。
2.压电效应的原理简述压电效应的原理主要涉及到压电材料的微观结构。
压电材料内部存在自发极化现象，当受到压力或施加电场时，材料内部的电荷分布会发生改变，从而在材料表面产生电荷。
三、压电效应的应用领域1.传感器压电效应在传感器领域的应用非常广泛，如加速度计、压力传感器、麦克风等，都是利用压电效应来实现对物理量的检测。
2.能量收集器压电效应还可以用于能量收集器，将环境中的机械振动转化为电能，为小型电子设备提供电源。
3.声波器件压电效应在声波器件中的应用也具有重要意义，如超声波发生器、声纳等，都是基于压电效应的原理来实现声波的产生和接收。
4.其他应用此外，压电效应还应用于陶瓷电容器、制动器、航空航天等领域。
四、压电效应的研究现状与发展趋势1.研究现状目前，压电效应的研究已经取得了显著成果，但在一些方面仍存在挑战，如压电效应的机理尚不完全清楚，如何提高压电材料的性能等问题。
压电电路设计实验报告心得体会
压电电路设计实验报告心得体会
1. 在进行压电电路设计实验中，我们需要深入理解压电效应的原理和应用，并运用这些知识来设计合适的电路。
2. 实验中需要注意选取合适的压电材料和元件，以及合适的电路元件，以保证实验的准确性和可靠性。
3. 在实验过程中，要注意测量和记录各种电路参数，如电流、电压、频率等，以便后续数据的分析和处理。
4. 实验中需要注意电路的稳定性和可调性，以便在需要时进行调节和优化，以获得更好的结果。
5. 实验过程中还要注意观察和分析电路的工作特性和效果，以便根据实际需求对电路进行调整和改进。
6. 实验中我们还要注意安全问题，遵守实验室的操作规范，正确使用和保护实验设备和仪器。
7. 实验中还需要与团队成员进行有效的沟通和合作，以便更好地共同完成实验任务。
8. 实验完成后，我们需要对实验数据进行分析和总结，并根据实验结果来评估设计的效果和可行性。
9. 在实验中遇到问题时，我们需要积极思考和寻找解决方案，如向老师或同学请教，或查阅相关文献进行参考。
10. 通过这次实验，我对压电效应的应用和电路设计有了进一步的了解和认识。
11. 实验中的困难和挑战使我学会了耐心和坚持，不断解决问题的能力得到了提高。
12. 实验过程中的观察和分析让我更加深入地了解了电路的工作原理和性能。
13. 在与团队成员的合作中，我学会了倾听和尊重他人的意见，共同进步。
14. 该实验使我对实际电路设计的要求有了更深刻的认识，培养了实际动手能力。
15. 通过实验，我对科学研究的方法和思维方式有了更清晰的认识，对未来的科研学习有了更明确的方向。
如何进行物理实验中的压电效应测量
如何进行物理实验中的压电效应测量物理学是一门实验性科学，实验是其核心内容之一。
在数不清的实验中，压电效应是一种十分有趣且广泛应用的物理现象。
压电效应指的是材料受到外力压缩或扭转时会产生电荷积累，从而产生电压。
压电效应的应用涉及到许多领域，如声波传感器、压电陶瓷、超声波成像等。
本文将从实验者角度讨论如何进行物理实验中的压电效应测量。
首先，在进行压电效应测量实验前，需要准备好所需的实验材料和器件。
压电材料一般有陶瓷、晶体和聚合物等，常用的压电器件有传感器和换能器。
在选择压电材料和器件时，需要根据实验需求，考虑到材料的性能参数和器件的特点。
其次，在实验中进行压电效应测量时，需要搭建一个合适的实验装置。
这个装置可以是一个简单的实验台，或者是一套复杂的实验系统。
要确保实验装置的稳定性和可靠性，以免对测量结果产生影响。
然后，进行实验前需要根据实验需求制定实验方案。
实验方案应该明确实验的目的和方法，以及实验中所需的测量参数和测量方法。
在进行压电效应测量时，需要选择合适的电荷放大器或者示波器等仪器设备，以获取准确的测量数据。
在具体实验操作中，需要注意以下几个方面。
首先，要保持实验环境的稳定，避免外界干扰对测量结果的影响。
其次，要准确施加外力，确保实验所需的压力或扭力大小和方向。
同时，要保证材料的表面光洁度，以确保稳定的接触效果。
另外，在一些实验中，还需考虑温度和湿度等环境参数对测量的影响。
在实验进行过程中，需要及时记录实验数据并进行分析。
针对压电效应测量，常用的数据分析方法有电压-应变曲线分析、频率响应分析等。
实验数据的准确性和可靠性对于实验结果的正确性至关重要，因此数据处理和分析要严谨细致。
最后，实验结束后，需要对实验结果进行总结和归纳。
在总结中要指明实验结果的可靠性和适用性，并分析实验中遇到的问题和改进方向。
同时，要将实验结果与已有理论知识进行比较和讨论，以进一步理解和解释实验现象。
综上所述，进行物理实验中的压电效应测量需要充分准备实验材料和器件，并搭建一个合适的实验装置。
解释压电效应
解释压电效应
嘿，你知道啥是压电效应不？这玩意儿可神奇啦！就好像你用力去
压一个弹簧，它会反弹回来一样。
比如说啊，你拿块石英晶体，你给
它施加压力，嘿，它就能产生电啦！这是不是很奇妙？
想象一下，有个小小的晶体，它平时安安静静地待在那儿，啥也不干。
但是呢，一旦你对它做点啥，比如压它一下，哇塞，它就像被唤
醒了一样，开始产生电能啦！这就跟我们人一样，有时候需要一点刺
激才能发挥出自己的潜力。
我记得有一次，我在实验室里看到老师做关于压电效应的实验。
老
师把一块压电材料放在一个装置里，然后通过施加不同的压力，我们
就能看到电压表上的数值在变化。
当时我就想，哇，这也太酷了吧！
这小小的压力居然能转化成电，这是多么神奇的事情啊！
你看，生活中其实有很多东西都用到了压电效应呢。
像一些传感器，它们就是利用压电效应来感知压力并转化为电信号的。
还有一些电子
设备，比如打火机，里面也有利用压电效应产生电火花来点火的装置。
这就好像是一个隐藏的魔法，在我们身边默默地发挥着作用。
压电效应真的是太有意思啦！它让我们看到了物质的奇妙之处，也
让我们对世界有了更深的理解。
难道你不想多了解了解它吗？我觉得，压电效应就像是一个神秘的宝藏，等待着我们去不断挖掘和探索。
它
的存在让我们的科技更加丰富多彩，也让我们的生活变得更加便利和有趣。
所以啊，一定要好好认识和利用压电效应呀！。
压电效应的应用原理
压电效应的应用原理1. 什么是压电效应压电效应是指在施加外界力或电压作用下，某些晶体会协同发生形变和电荷分布变化的现象。
压电效应被广泛应用于各种领域，包括声学传感器、振动控制、医疗影像、能量收集等。
它是许多电子设备和技术的基础。
2. 压电效应的原理压电效应的原理基于铁电材料的特性。
铁电材料是具有非中心对称结构的晶体材料，其晶格在原子尺度上会发生偏移。
当施加外界力或电场时，晶格中的阳离子和阴离子会发生位移，形成电极化。
2.1 压电效应的正压效应和逆压效应压电效应主要分为正压效应和逆压效应。
•正压效应（或称压电效应）：当施加外力（压力）时，铁电材料会发生电荷的分布变化，产生电势差和电荷。
•逆压效应：当施加电场时，铁电材料会发生形变。
这种形变可以用来实现精确的控制和调节。
2.2 压电材料的簇变共振效应压电材料还具有一种特殊的效应，即簇变共振效应。
簇变共振效应是指压电材料在特定频率下，可以产生非常大的振动幅度。
这种效应可以用于提高传感器的灵敏度和效率。
3. 压电效应的应用压电效应具有广泛的应用领域，以下列举了一些常见的应用：3.1 声学传感器压电传感器利用压电效应将声波转化为电信号。
这种传感器常用于麦克风、音频设备和声学测量中。
通过将压电材料与声波接触，声波的振动将导致材料发生形变，从而产生电荷和电势差。
3.2 振动控制压电效应的逆压效应可用于精确控制和调节振动。
通过施加电场，可以改变压电材料的形状和振动频率，从而实现振动控制。
3.3 医疗影像压电效应在医疗影像中具有重要应用。
例如，超声波成像利用压电晶体的正压效应将电能转化为声能，并通过回声的接收和处理生成图像。
这种技术在医学诊断和治疗中起到了重要作用。
3.4 能量收集压电材料的正压效应可以将机械能转化为电能。
这种特性可用于能量收集和传感器供电。
压电能量收集器被广泛应用于无线传感器网络、智能结构和移动设备中。
4. 结论压电效应是一种重要的物理现象，具有广泛的应用潜力。
压电效应的机理
压电效应的机理压电效应是一种通过外加压力对晶体内部电态产生破坏性影响，从而使其发生物理变化的现象。
它以其独特的物理效应，对可以做到完全部署在硼苷酸玻璃（BGS）或其他晶体上的薄层开关、触发计时器、频率和振幅调制等传感器，提供了极其广泛的应用前景。
其中，压电效应的机理也受到了广泛的关注。
压电效应是一种传导性力学效应，可以将电场、弹性力学以及其他机械效应引导到晶体中，从而由压力改变晶体中原子层间距的方式产生电连接强度。
根据外加压力大小的不同，可以改变晶体中电态的结构，并对其进行失稳、重构，让晶体的电气性质发生改变。
当压力发生变化时，差动电容就会发生变化，从而在晶体中产生压电效应，Monte Carlo模拟方法表明，压力绝对值增大，晶体的电容变化量也会大幅增加。
压电效应还可以产生许多其他有趣的物理现象，例如，当晶体中的原子和分子经受到外加压力时，其质量、体积以及性质会发生折射，其中折射率和压力实际上具有相关性。
此外，压电效应对晶体体系的热力学性质也有改变，例如温度、熵以及压强等参数会随着外加压力的变化而发生不同程度的改变，从而影响晶体的性能。
在研究压电效应的机理时，往往会涉及到关于晶体中电子结构的理论研究，以及对压电效应的实验验证等方面的工作。
当外加压力的大小和方向发生改变时，原子和分子结构和电子结构十分重要，当压力绝对值较大时，可能会出现瞬时断裂、剪切或折叠，从而重构晶体中的电子结构，进而改变晶体的电气性质。
在实验研究中，一般采用高精度放大器测量晶体的应变、温度和电压等参数，从而对压电效应的行为进行探究。
综上所述，压电效应是一种由外加压力对晶体内部电态产生破坏性影响，从而使其发生物理变化的现象，其机理受到了晶体电子结构、折射率、热力学性质等多方面影响，通过理论模型及实验研究，可以更好地了解压电效应，并找出其材料特征和应用前景。
第6章压电传感器-文档资料
压电常数和表面电荷密度的计算
qdij
d
F S
qQ S
q为压电元件表面的电荷密度（极化强度），单位：C/cm2；
Q为电荷量，S为受作用力的表面的面积。
d为压电常数，即晶体承受单位作用力时所产生的电荷量，
单位：C/N；当受力方向和变形不同时，d也不同。
i=1、2、3——为电荷平面法线方向，即x、y、z轴向；
般为单位作用力下产生电荷的多少（单位：C/N）。
刚度H： 是压电材料的固有频率的重要参数。 介电常数：是决定压电晶体固有电容的主要参数，固有
电容将影响传感器工作频率的下限值。
电阻R：是压电晶体的内阻，其大小决定泄漏电流。 居里点：即压电效应消失的温度转变点。
传感器与检测技术
常用压电材料的性能参数：
传感器与检测技术
前置放大器有两种形式，一种是电压 放大器；另一种是电荷放大器。
1.电压放大器 要求： （1）很高的输入阻抗（>1011MΩ ，这样才
能减小由于漏电造成的电压、电荷的损 失，不致引起过大的测量误差）； （2）很低的输出阻抗（小于100Ω ，带负 载能力强）； （3）Au0很大。
传感器与检测技术
C
a
Q
a
C1 C2 C1 C2 Q
a
U
1
U
2
2U
传感器与检测技术
2. 并联：此时两压电片电荷同极性端并联。其 输出电容为单片电容的2倍，但输出电压等于单 片电压U，极板上电荷量为单片电荷量的2倍。
Ca C1 C2 2C Qa Q1 Q2 2Q Ua U1 U2 U
传感器与检测技术
6.1压电效应
第6章 压电式传感器压电式传感器是有源的双向机电传感器。
它利用压电材料的压电效应实现信息转换。
当压电材料表面受力作用变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。
6.1压电效应某些物质，当沿着一定方向施加压力或拉力时，会发生形变，其内部就产生极化现象，同时，其外表面上产生极性相反的电荷；当外力拆掉后，又恢复到不带电的状态；当作用力方向反向时，电荷极性也相反；电荷量与外力大小成正比。
这种现象叫正压电效应。
如图6.1.1所示。
FFF -++-F Q图6.1.1 （正）压电效应 反之，当对某些物质在极化方向上施加一定电场时，材料将产生机械形变，当外电场撤销时，形变也消失，这叫逆压电效应，也叫电致伸缩。
压电效应的可逆性如图6.1.2所示。
利用这一特性可实现机—电能量的相互转换。
正压电效应逆压电效应图6.1.2 压电效应的可逆性压电式传感器大都采用压电材料的正压电效应制成。
大多数晶体都具有压电效应，而多数晶体的压电效应都十分微弱。
随着对压电材料的深入研究，发现石英晶体和人造压电陶瓷是性能优良的压电材料。
6.1.1石英晶体的压电效应石英是硅石的一种，现在已能人工制造，它的化学成分是2SiO ，其晶体单元的形状为六角锥体。
如图6.1.3所示。
（a ） （b ） （c ）图6.1.3 石英晶体石英晶体个方向的特性不同。
为了便于研究，人们根据石英晶体的物理特性，在石英晶体内画出三种几何对称轴，连接两个锥顶点的一根轴Z 叫光轴，它是晶体的对称轴，光线沿Z 轴通过晶体时，不产生双折射现象，因而以它作为基准轴，也叫中性轴；连接晶体横截面中对角线的三条轴X 叫电轴，该轴的压电效应最为显著；横截面中与电轴相互垂直的三条轴Y 叫机械轴，在此轴上加电场，产生机械形变最大，故也叫力轴。
若从晶体上沿y 方向切下一块如图6.1.3（c ）所示的晶片，当在电轴x 方向施加作用力时，在与电轴垂直的平面上将产生电荷，其大小为11x x q d F = （6.1.1）其中11d 为x 方向受力时的压电系数，x F 为作用力。
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压电效应及其应用叶传忠
接触了这么多的实验，我始终对压电效应这个实验最感兴趣。
因为我认为这个世界压力资源太丰富了，由于重力的存在，水平运动的物体都会产生压力。
压力是一种能源，但是目前无法对压力直接进行利用，只有通过压电的转换对压力进行利用。
但是压电转换的效率太低，这是一个问题。
我对压力资源感兴趣，应先对压电效应进行思考！
压电材料会有压电效应是因晶格内原子间特殊排列方式，使得材料有应力场与电场耦合的效应。
根据材料的种类，压电材料可以分成压电单晶体、压电多晶体（压电陶瓷）、压电聚合物和压电复合材料四种。
根据具体的材料形态，则可以分为压电体材料和压电薄膜两大类。
压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。
正压电
是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
逆压电
是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。
这里再介绍一下电致伸缩效应。
电致伸缩效应，即电介质在电场的作用下，由于感应极化作用而产生应变，应变大小与电场平方成正比，与电场方向无关。
压电效应仅存在于无对称中心的晶体中。
而电致伸缩效应对所有的电介质均存在，不论是非晶体物质，还是晶体物质，不论是中心对称性的晶体，还是极性晶体。
依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。
打火机
目前流行的一次性塑料打火机，有相当一部分是采用压电陶瓷器件来打火的。
取出其中的压电打火元件，
压电晶体
有一类十分有趣的晶体，当你对它挤压或拉伸时，它的两端就会产生不同的电荷。
这种效应被称为压电效应。
能产生压电效应的晶体就叫压电晶体。
水晶（α-石英）是一种有名的压电晶体。
压电高分子
压电现象是由于应力作用于材料，在材料表面诱导产生电荷的过程，一般这一过程是可逆的，即当材料受到电参数作用，材料也会产生形变能。
木材纤维素、腱胶原和各种聚氨基酸都是常见的高分子压电性材料，但是其压电率太低，而没有使用价值。
在有机高分子材料中聚偏氟乙烯等类化合物具有较强的压电性质。
压电率的大小取决于分子中含有的偶极子的排列方向是否一致。
除了含有具有较大偶极矩的C-F键的聚偏氟乙烯化合物外，许多含有其他强极性键的聚合物也表现出压电特性。
如亚乙烯基二氰与乙酸乙烯酯、异丁烯、甲基丙烯酸甲酯、苯甲酸乙烯酯等的共聚物，均表现出较强的压电特性。
而且高温稳定性较好。
主要作为换能材料使用，如音响元件和控制位移元件的制备。
前者比较常见的例子是超声波诊断仪的探头、声纳、耳机、麦克风、电话、血压计等装置中的换能部件。
将两枚压电薄膜贴合在一起，分别施加相反的电压，薄膜将发生弯曲而构成位移控制元件。
利用这一原理可以制成光学纤维对准器件、自动开闭的帘幕、唱机和录像机的对准件。
压电陶瓷
压电陶瓷实际上是一种经过极化处理的、具有压电效应的铁电陶瓷。
在航天领域，压电陶瓷制作的压电陀螺，是在太空中飞行的航天器、人造卫星的“舵”。
依靠“舵”，航天器和人造卫星，才能保证其既定的方位和航线。
传统的机械陀螺，寿命短，精度差，灵敏度也低，不能很好满足航天器和卫星系统的要求。
而小巧玲珑的压电陀螺灵敏度高，可靠性好。
在潜入深海的潜艇上，都装有人称水下侦察兵的声纳系统。
它是水下导航、通讯、侦察敌舰、清扫敌布水雷的不可缺少的设备，也是开发海洋资源的有力工具，它可以探测鱼群、勘查海底地形地貌等。
在这种声纳系统中，有一双明亮的“眼睛”——压电陶瓷水声换能器。
当水声换能器发射出的声信号碰到一个目标后就会产生反射信号，这个反射信号被另一个接收型水声换能器所接收，于是，就发现了目标。
目前，压电陶瓷是制作水声换能器的最佳材料之一。
在医学上，医生将压电陶瓷探头放在人体的检查部位，通电后发出超声波，传到人体碰到人体的组织后产生回波，然后把这回波接收下来，显示在荧光屏上，医生便能了解人体内部状况。
在工业上，地质探测仪里有压电陶瓷元件，用它可以判断地层的地质状况，查明地下矿藏。
还有电视机里的变压器——电压陶瓷变压器，它体积变小、重量减轻，效率可达60%～80%，能耐住3万伏的高压，使电压保持稳定，完全消除了电视图象模糊变形的缺陷。
现在国外生产的电视机大都采用了压电陶瓷变压器。
一只15英寸的显像管，使用75毫米长的压电陶瓷变压器就行了。
这样就使电视机体积变小、重量减轻了。
压电陶瓷也广泛用于日常生活中。
用了两个直径3毫米、高5毫米的压电陶瓷柱取代了普通的火石制成的气体电子打火机，可连续打火几万次。
利用同一原理制成的电子点火枪是点燃煤气炉极好的用具。
还有一种用压电陶瓷元件制作的儿童玩具，比如在玩具小狗的肚子中安装压电陶瓷制作的蜂鸣器，玩具都会发出逼真有趣的声音。
随着高新技术的发展，压电陶瓷的应用必将越来越广阔。
除了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们眼务，为人们创造更美好的生活。
可以说，压电陶瓷虽然是新材料，却颇具平民性。
它用于高科技，但更多地是在生活中为人们眼务，创造美好的生活。
下面介绍几种处于发展中的压电陶瓷材料和几种新的应用。
1、细晶粒压电陶瓷
以往的压电陶瓷是由几微米至几十微米的多畴晶粒组成的多晶材料，尺寸已不能满足需要了。
减小粒径至亚微米级，可以改进材料的加工性，可将基片做地更薄，可提高阵列频率，降低换能器阵列的损耗，提高器件的机械强度，减小多层器件每层的厚度，从而降低驱动电压，这对提高叠层变压器、制动器都是有益的。
减小粒径有上述如此多的好处，但同时也带来了降低压电效应的影响。
为了克服这种影响，人们更改了传统的掺杂工艺，使细晶粒压电陶瓷压电效应增加到与粗晶粒压电陶瓷相当的水平。
现在制作细晶粒材料的成本已可与普通陶瓷竞争了。
近年来，人们用细晶粒压电陶瓷进行了切割研磨研究，并制作出了一些高频换能器、微制动器及薄型蜂鸣器（瓷片20-30um厚），证明了细晶粒压电陶瓷的优越性。
随着纳米技术的发展，细晶粒压电陶瓷材料研究和应用开发仍是近期的热点。
2、PbTiO3系压电材料
PbTiO3系压电陶瓷具最适合制作高频高温压电陶瓷元件。
虽然存在PbTiO3陶瓷烧成
难、极化难、制作大尺寸产品难的问题，人们还是在改性方面作了大量工作，改善其烧结性。
抑制晶粒长大，从而得到各个晶粒细小、各向异性的改性PbTiO3材料。
3、压电陶瓷-高聚物复合材料
无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机压电材料的性能，并能产生两相都没有的特性。
因此，可以根据需要，综合二相材料的优点，制作良好性能的换能器和传感器。
它的接收灵敏度很高，比普通压电陶瓷更适合于水声换能器。
在其它超声波换能器和传感器方面，压电复合材料也有较大优势。
4、压电性特异的多元单晶压电体
传统的压电陶瓷较其它类型的压电材料压电效应要强，从而得到了广泛应用。
但作为大应边，高能换能材料，传统压电陶瓷的压电效应仍不能满足要求。
于是近几年来，人们为了研究出具有更优异压电性的新压电材料，做了大量工作，现已发现并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3单晶（A=Zn2+,Mg2+）。
这类单晶的d33最高可达2600pc/N(压电陶瓷d33最大为850pc/N),k33可高达0.95（压电陶瓷K33最高达0.8），其应变>1.7%，几乎比压电陶瓷应变高一个数量级。
储能密度高达130J/kg，而压电陶瓷储能密度在10J/kg以内。
铁电压电学者们称这类材料的出现是压电材料发展的又一次飞跃。
发电机
A)在氧化铝衬底上生长的氧化锌纳米线的扫描电子显微镜图像。
(B)在导电的原子力显微镜针尖作用下，纳米线利用压电效应发电的示意图。
(C)当原子力显微镜探针扫过纳米线阵列时，压电电荷释放的三维电压/电流信号图.
随着人们对压电效应的研究，压电产品也逐渐被开发出来。
人们对压电的利用越来越充分。
压电效应作为大众化的一项效应必会使人们的生活更加丰富。