压电陶瓷性能参数解析

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式中，d 的单位为库仑/牛顿(C/N )

这正是正压电效应。还有一个逆压电效应，既施加电场E 时成比例地产生应变S ,其所 产生的应变为膨胀或为收缩取决于样品的极化方向

(1-16)

式中，d 的单位为米/伏(m/v )

上面两式中的比例常数d 称为压电应变常数。对于正和逆压电效应来讲，d 在数值上是 相同的，即有关系

(1-17)

对于企图用来产生运动或振动(例女口，声纳和超声换能器)的材料 来说，希望具有大的压电应变常数d 。

另一个常用的压电常数是压电电压常数go ，它表示内应力所产生的 电场，或应变所产生的电位移的关系。常数g 与常数d 之间的关系如下:

g=d/e

(1-18)

对于由机 械应力而产生电压(例如留声机拾音器)的材料来说，希 望具有高的压电电压常数g 。

此外，还有不常用的压电应力常数e 和压电劲度常数h ； e 把应力T 和电场E 联系起来，而h 把应变S 和电场E 联系 起来，既

T=-eE (1-19) E=-hS

(1-20)

与介电常数和弹性常数一样，压电陶瓷的压电常数也与 方向有关，并且也需考虑“自由”，“夹持”、“短路”、“开路” 等机械的和电学的边界条

件。因此，也有许多个压电常数。

现以压电陶瓷薄长片样品为例说明之，如图1-3所示

^31= [Eo

设有薄长片的极化方向与方向3平行，而电极面与方向3垂直

在短路即电场E=0的条件下，薄长片受沿方向1的应力T 1的作用时，压电常数d 31与 电位移D 3，应力T 1之间的关系如下：

在机械自由，即T=0的条件下，薄长片只受到方向3的电场强度E3的作用时，压电常

S=dE

(1-21)

2

图1-3薄底片压电陶逐族子

5t=哥 Bl +41$TI5

13

养£U E 牡山无4

°加 £j 3^3+d!5Cn+Ti ）+d33T3

51=S^Tl+5^T2+5^T3+d31E3 sz^Tiffs^Tz+s/gmasiis S3=S^3

盼雷再+dl5El

S&=S^.T6 DO

上面式（1-27 ）代表正压电效应，而式（1-28 ）代表逆压电效应。对于不同的边界条件 和不同

的自变量，可以得到不同的压电方程组。由于压电振子有四类边界条件，故有四类不 的压电方程。式1-27 及式1-28所示为第一类压电方程，这四类压电方程的通式列于表1-1 中。

注：① i,j=1,2,3,4,5,6; m,n=1,2,3.

② 3T nm 为自由介质隔离率（m/F ），晞m 为夹持介质隔离率（m/F ）。

（6 ） 机电耦合系数

机电耦合系数K 是综合反映压电材料性能的参数，它表示压电材料的机械能与电能之间 的耦合效应。机电耦合系数可定义为

电能转吏海机權能 ' _ 输入电胡

咸咅杭械能转娈対电能

输入机械能

(1-27)

(1-28)