П’єзоелектричний ефект

В багатьох кристалах при деформації в деяких напрямках виникає електрична поляризація. В результаті чого на їх поверхнях з’являються кристали протилежних знаків. Це явище отримало назву прямого п’єзоелектричного ефекту. П’єзоелектричними властивостями можуть володіти тільки іонні кристали. Для існування п’єзоефекту необхідно, щоб іонний кристал не мав центру інверсії, тобто такої точки, відображення в якій суміщає кристал із самим собою. В кристалі, в якому немає центру інверсії, існують так звані полярні осі, тобто такі осі, два напрями яких нерівноправні. Поворот кристалу на 1800 навколо будь якої прямої, перпендикулярної до полярної вісі, не суміщає його із самим собою. Деформація іонного кристалу вздовж цих осей приводить до його поляризації. В 1881 році Ліппман, виходячи з термодинамічних міркувань, передбачив існування оберненого п’єзоелектричного ефекту, котрий в тому ж році був експериментально виявлений братами Кюрі. Обернений п’єзоефект полягає в тому, що під дією електричного поля в п’єзоелектричних кристалах з’являються механічні напруги і деформації.

Існує поздовжній і поперечний обернений п’єзоефект. При прикладенні електричного поля вздовж полярної вісі змінюються розміри кристалу вздовж неї (поздовжній ефект) і перпендикулярно до неї ( поперечний ефект ). Об’єм кристалу при цьому не змінюється, тому, якщо один розмір зменшується, то другий збільшується.Механізм оберненого п’єзоефекту зрозумілий із наведених вище міркувань для прямого ефекту: при подаванні різниці потенціалів на пластини конденсатору поле, що виникає, зміщує додатні та від’ємні іони в протилежні сторони, комірка і кристал деформуються.

Пояснення п’єзоелектричного ефекту. Нехай (для спрощення) у нас є кристалічна решітка зображена на рис. При стиснені вздовж осі Х1 у нас на площині А утвориться негативний заряд, а на площині В позитивний( повздовжний п’єзоефект ). Якщо ж впоперек осі Х1 заряди розташуються навпаки(поперечний п’єзоефект). Вісь Х1 п’єзовісь. І позначається Х. Z оптична вісь.

P_x=d₁₁(τ_x –τ_y) , де τ_x ,τ_y механічний натяги, які дію паралельно вісям X, Y, a d₁₁ п’єзоелектричний модуль. P_x– вектор поляризації по х.

Вектор електричного зміщення . Диференціальне формулювання теореми Остроградського — Гауса для поля в діелектриках .

В діелектриках , на відміну від провідників , заряди можуть зміщуватись з положень рівноваги тільки на малі відстані . Під дією зовнішнього електричного поля центр негативного заряду зміщується відносно позитивного . Це явище називається поляризацією .

Описується вектором поляризації (1), де альфою позначена діелектрична сприйнятливість . Електричне поле діелектрика характеризуєтьсявектором електричного зміщення (2). Вводячи поняття діелектричної проникливості(3) переписуємо (2) і маємо(4)

Наявність діелектрика призводить до появи зв’язаних зарядів . Тобто ел. поле буде складатися з поля вільних і поля зв’язаних зарядів . (це дає підставу замінити (5))

Запишемо теорему Гауса , замінивши заряд на суму вільних і зв’язаних зарядів.

(6) , оскільки (7)

То з (6) та (7) маємо (8)

Підставляючи (2) у (8) маємо(9),

Це , власне ця теорема в інтегральній формі , користуючись теоремою О-Г з курсу мат. аназізу (10) маємо

(11) розписуємо заряд через густину заряду і підставляємо в (11) маємо (12)

Прирівнюємо підінтегральні вирази маємо довгоочікувану теорему

2.1.5. П’єзоелектричний ефект

У деяких речовин (п’єзоелектрики) при механічних деформаціях у певних напрямках виникає електрична поля­ризація навіть за відсутності електричного поля (прямий п’єзоефект). Наслідком прямого п’єзоефекту є зворотний п’єзоефект — поява механічних деформацій під дією елек­тричного поля.

П’єзоефект можна спостерігати лише в кристалах, які не мають центра симетрії. Прикладом є кварц на якому вперше Ж. і П. Кюрі в 1880 р. спостерігали і досліджували п’єзоефект. П’єзоефект можна створювати і у деяких некристалічних діелектриках за рахунок появи в них так званої п’єзоелектричної текстури, викликаної поляри­зацією в електричному полі (п’єзокераміка), механічною обробкою (деревина) тощо. Суттєвий п’єзоефект виникає в кістковій тканині за наявності деформації зсуву, а також в сухожиллях і шкірі.

Причина ефекту — деформація колагену, основного білка з’єднувальних тканин. Під час деформації стиснення і розтягу п’єзоефект в колагені не виникає.

П’єзоефект використовується в акустоелектроніці для створення джерел УЗ хвиль, випромінювачів і приймачів звуку, в мікрофонах, резонаторах, тобто у тих випадках, коли необхідно перетворити механічні коливання в елек­тричні або навпаки. Крім того, у медицині п’єзоефект вико­ристовують в датчиках для вимірювання пульсу, у віброметрах — приладах для вимірювання вібрацій. Поляри­зація діелектриків за відсутності електричного поля відбувається не тільки в п’єзоелектриках, а також і в піроелектриках,електретах.

Піроелектрики — кристали, в яких зміна спонтанної поляризації відбувається при зміні температури. Типовий піроелектрик — турмалін. В ньому при зміні температури на 1 °С виникає електричне поле Піроелектрики —

приймачі та індикатори випромінювань.

Електрети — речовини, які здатні тривалий час зберіга­ти відмінний від нуля вектор поляризації, створюючи в навколишньому просторі власне електричне поле. З цієї точки зору електрети подібні до постійних магнітів, які створюють власне магнітне поле. Перший електрет був створений у 1922 р. японським фізиком Єгуччі. Він розпла­вив речовину, що складається з полярних молекул, помістив її у сильне електричне поле, тобто зорієнтував ди­польні моменти молекул, потім охолодив. Це так звані термоелектрети. Існують також фотоелектрети, радіоелектрети, механоелектрети тощо. Електрети застосовують як джерела постійного електричного поля, а також як чутливі датчики в приладах дозиметрії, електронної пам’яті.

2.2. Постійний струм. Електропровідність біологічних тканин

2.2.1. Характеристики електричного струму

Електричним струмом називають впорядкований (напрямлений) рух електричних зарядів.

Електричний струм має властивість теплової, хімічної і магнітної дії, причому магнітна дія струму проявляється в усіх без винятку провідниках, теплова дія відсутня у над­провідниках, хімічна дія проявляється переважно в електролітах.

Кількісно електричний струм характеризується силою струму та густиною електричного струму.

Сила струму І визначається відношенням кількості за­ряду , який переноситься через переріз провідника, до проміжку часу, за який цей заряд переноситься:

(2.27)

Якщо за будь-які однакові проміжки часу переносяться однакові кількості електричного заряду, такий струм нази­вається постійним. Тоді

(2.28)

Одиниця сили струму (Ампер) в системі СІ є основною одиницею, тобто Тоді з формули (2.28) можна ви-

значити одиницю кількісті електрики (Кулон): це такий за­ряд, що проходить за 1 с через провідник при силі струму 1 Ампер:

Густина струму — величина, яка дорівнює відношен­ню сили струму

до площі поперечного перерізу провід­ника dS, через яку цей струм проходить:

(2. 29)

У випадку постійного струму

(2.30)

Розмірність густини струму Густина струму — векторна величина; вона має напрямок середньої швидкості V впорядкованого руху позитивних носіїв струму

(2.31)

де п

— концентрація вільних носіїв, — заряд одного вільного носія, — елементарний електричний заряд, — ціле число (у випадку електролітів — валентність іона).

Закон Ома. У більшості випадків за сталої температури відношення напруги на кінцях провідника U до величини струму І в ньому є величина стала, тобто

(2.32)

Величину R називають опором провідника. Формула (2.32) виражає закон Ома в інтегральній формі, який був вста­новлений Г.

Омом у 1827 р. Опір однорідного провідника з незмінним перерізом прямопропорційний його довжині / і обернено пропорційний площі поперечного перерізу S, тоб­то

(2.33)

де — питомий опір. Величинуобернену до питомого опору, називають питомою електропровідністю :

Підставивши (2.30), (2.33) в (2.32) і врахувавши (2.11), отримаємо

Оскільки напрямки векторів j та Е збігаються, можна записати:

(2.34)

Рівняння (2.34) виражає закон Ома в диференційній формі: густина струму пропорційна напруженості електричного поля і має однаковий з нею напрям. Закон Ома в такому вигляді встановлює зв’язок між величинами, які відносяться до даної точки провідника (локально), тому він застосовний і до неоднорідних провідників.

Пьезоэлектрический эффект — пьезоэлектрические двигатели и системы движения

Что такое пьезоэлектрический эффект?

Пьезоэлектрический эффект — это способность некоторых материалов генерировать электрический заряд в ответ на приложенное механическое напряжение. Слово пьезоэлектрический происходит от греческого piezein, что означает сжимать или давить, и piezo, что в переводе с греческого означает «толкать».

Одной из уникальных характеристик пьезоэлектрического эффекта является его обратимость. Это означает, что материалы, демонстрирующие прямой пьезоэлектрический эффект (выработка электричества при приложении напряжения), также проявляют обратный пьезоэлектрический эффект (генерирование напряжения при воздействии электрического поля). применены).

Когда пьезоэлектрический материал подвергается механическому воздействию, происходит смещение центров положительного и отрицательного заряда в материале, в результате чего возникает внешнее электрическое поле. При реверсировании внешнее электрическое поле либо растягивает, либо сжимает пьезоэлектрический материал.

Пьезоэлектрический эффект очень полезен во многих приложениях, связанных с воспроизведением и обнаружением звука, генерацией высоких напряжений, генерацией электронных частот, микровесами и сверхточной фокусировкой оптических сборок. Он также является основой ряда научных инструментальных методов с атомарным разрешением, таких как сканирующие зондовые микроскопы (СТМ, АСМ и т. д.). Пьезоэлектрический эффект также находит применение и в более приземленных приложениях, например, в качестве источника воспламенения для зажигалок.

История пьезоэлектрического эффекта

Прямой пьезоэлектрический эффект был впервые обнаружен в 1880 году братьями Пьером и Жаком Кюри. Объединив свои знания в области пироэлектричества с пониманием структуры и поведения кристаллов, братья Кюри продемонстрировали первый пьезоэлектрический эффект, используя кристаллы турмалина, кварца, топаза, тростникового сахара и сегнетовой соли. Их первоначальная демонстрация показала, что кварц и сегнетовая соль в то время проявляли наибольшую пьезоэлектрическую способность.

В течение следующих нескольких десятилетий пьезоэлектричество оставалось в лаборатории, над чем можно было экспериментировать по мере того, как проводилась дополнительная работа по изучению большого потенциала пьезоэлектрического эффекта. Начало Первой мировой войны ознаменовало появление первого практического применения пьезоэлектрических устройств — гидролокатора. Это первоначальное использование пьезоэлектричества в гидролокаторе вызвало интенсивный международный интерес к пьезоэлектрическим устройствам. В течение следующих нескольких десятилетий были исследованы и разработаны новые пьезоэлектрические материалы и новые приложения для этих материалов.

Во время Второй мировой войны исследовательские группы в США, России и Японии открыли новый класс искусственных материалов, называемых сегнетоэлектриками, пьезоэлектрические константы которых во много раз превышают природные пьезоэлектрические материалы. Хотя кристаллы кварца были первым коммерчески используемым пьезоэлектрическим материалом и до сих пор используются в приложениях обнаружения гидролокаторов, ученые продолжали поиск материалов с более высокими характеристиками. Эти интенсивные исследования привели к разработке титаната бария и титаната цирконата свинца, двух материалов, которые обладали очень специфическими свойствами, подходящими для конкретных применений.

Пьезоэлектрические материалы

Существует множество материалов, как природных, так и искусственных, которые проявляют ряд пьезоэлектрических эффектов. Некоторые встречающиеся в природе пьезоэлектрические материалы включают берлинит (структурно идентичный кварцу), тростниковый сахар, кварц, сегнетовую соль, топаз, турмалин и кость (сухая кость проявляет некоторые пьезоэлектрические свойства из-за кристаллов апатита, и обычно считается, что пьезоэлектрический эффект действует в качестве датчика биологической силы). Пример искусственных пьезоэлектрических материалов включает титанат бария и цирконат-титанат свинца.

В последние годы в связи с растущим беспокойством по поводу токсичности свинецсодержащих устройств и директивой RoHS, которой следуют в Европейском Союзе, в последнее время предпринимаются усилия по разработке бессвинцовых пьезоэлектрических материалов. На сегодняшний день эта инициатива по разработке новых бессвинцовых пьезоэлектрических материалов привела к появлению множества новых пьезоэлектрических материалов, более безопасных для окружающей среды.

Области применения, наиболее подходящие для пьезоэлектрического эффекта

Благодаря своим характеристикам пьезоэлектрические материалы имеют множество применений
, которые выигрывают от их использования:

Высокое напряжение и источники питания

Примером применения в этой области является электрическая зажигалка, в которой нажатие кнопки заставляет подпружиненный молоток ударять по пьезоэлектрическому кристаллу, тем самым производя достаточно высокий напряжение, при котором электрический ток протекает через небольшой разрядник, нагревая и воспламеняя газ. Большинство типов газовых горелок и плит имеют встроенную пьезосистему впрыска.

Датчики

Принцип действия пьезоэлектрического датчика заключается в том, что физическая величина, преобразованная в силу, действует на две противоположные стороны чувствительного элемента. Обнаружение изменений давления в форме звука является наиболее распространенным применением датчика, которое можно увидеть в пьезоэлектрических микрофонах и пьезоэлектрических звукоснимателях для гитар с электрическим усилением. Пьезоэлектрические датчики, в частности, используются с высокочастотным звуком в ультразвуковых преобразователях для медицинской визуализации и промышленного неразрушающего контроля.

Пьезоэлектрические двигатели

Поскольку очень высокие напряжения соответствуют лишь незначительным изменениям ширины кристалла, этой шириной кристалла можно управлять с точностью выше микрометра, что делает пьезокристаллы важным инструментом для позиционирования объектов с предельной точностью, что делает они идеально подходят для использования в двигателях, таких как различные серии двигателей, предлагаемые Nanomotion.

Что касается пьезоэлектрических двигателей, пьезоэлектрический элемент получает электрический импульс, а затем прикладывает направленную силу к противоположной керамической пластине, заставляя ее двигаться в нужном направлении. Движение создается, когда пьезоэлектрический элемент перемещается относительно статической платформы (например, керамических полосок).

Характеристики пьезоэлектрических материалов обеспечили совершенную технологию, на основе которой Nanomotion разработала различные линейки уникальных пьезоэлектрических двигателей. Используя запатентованную пьезоэлектрическую технологию, компания Nanomotion разработала различные серии двигателей размером от одноэлементного (обеспечивающего усилие 0,4 кг) до восьмиэлементного двигателя (обеспечивающего усилие 3,2 кг). Двигатели Nanomotion способны приводить в движение как линейные, так и поворотные ступени, имеют широкий динамический диапазон скоростей от нескольких микрон в секунду до 250 мм/с и могут легко устанавливаться на традиционные ступени с низким коэффициентом трения или другие устройства. Рабочие характеристики двигателей Nanomotion обеспечивают встроенное торможение и возможность устранения вибраций сервопривода в статическом положении.

Что такое пьезоэлектрический эффект?

Загрузите эту статью в формате .PDF Файлы этого типа содержат графику и схемы с высоким разрешением, если применимо.

Обновлено 26.10.2022

Пьезоэлектричество было открыто двумя братьями французских ученых Жаком и Пьером Кюри в 1880 году. создает электрический заряд в этом определенном материале. ¹ Позднее они назвали это странное научное явление пьезоэлектрическим эффектом.

Братья Кюри вскоре открыли обратный пьезоэлектрический эффект. Это было после того, как они подтвердили, что когда электрическое поле прикладывалось к кристаллическим выводам, это приводило к деформации или беспорядку в кристаллическом выводе, что теперь называется обратным пьезоэлектрическим эффектом.

Термин пьезоэлектричество происходит от греческого слова piezo, означающего сжимать или давить. Интересно, что электрический в переводе с греческого означает янтарь. Янтарь также оказался источником электрического заряда. ²

Сегодня многие электронные устройства используют пьезоэлектричество. Например, когда вы используете какое-либо программное обеспечение для распознавания голоса или даже Siri на своем смартфоне, микрофон, в который вы говорите, вероятно, использует пьезоэлектричество. Этот пьезокристалл превращает звуковую энергию вашего голоса в электрические сигналы, которые интерпретирует ваш компьютер или телефон. ³ Все это становится возможным благодаря пьезоэлектричеству.

Создание различных более продвинутых технологий можно проследить до открытия пьезоэлектричества. Например, мощный гидроакустический «гидроакустический буй», небольшие чувствительные микрофоны и керамический преобразователь звукового тона стали возможными благодаря пьезоэлектричеству. Сегодня мы наблюдаем развитие все большего количества пьезоэлектрических материалов и устройств.

Пьезоэлектрический эффект — это способность некоторых материалов генерировать электрическое поле в ответ на приложенное механическое напряжение. Эти материалы включают кристаллы, керамику, полимеры, древесину (волокна целлюлозы) и множество других синтетических и композитных материалов. Первоначально обнаруженный в 1880 году братьями Кюри, пьезоэлектрический эффект нашел свое применение в повседневной электронике, на которую мы полагаемся в повседневном использовании, включая смартфоны, ноутбуки, датчики, светодиоды и многое другое.

Некоторые из этих устройств, такие как электронная зубная щетка, используют пьезоэлектричество для создания физических вибраций, которые вызывают вибрацию зубной щетки и облегчают чистку зубов. То же самое с микрофоном в смартфоне, который переводит звук голоса человека в электронные сигналы, которые может считывать встроенный процессор для взаимодействия с определенными приложениями и функциями.

Пьезоэлектричество можно использовать по-разному, включая определение изменения давления, силы и температуры. Генерация электричества путем преобразования движения в энергию, производство ультразвуковых звуков, управление акустикой в ​​динамиках и даже генерация электрических сигналов в кардиостимуляторах — вот лишь несколько примеров того, как можно использовать пьезоэлектричество.

Прямой пьезоэлектрический эффект

Как уже говорилось, сжатие пьезоэлектрического материала производит электричество (пьезоэлектричество). Рисунок 1 поясняет концепцию.

Пьезокерамический материал — непроводящая пьезоэлектрическая керамика или кристалл — помещается между двумя металлическими пластинами. Для генерации пьезоэлектричества необходимо, чтобы этот материал был сжат или сжат. Механическое напряжение, приложенное к пьезоэлектрическому керамическому материалу, генерирует электричество.

Как показано на рис. 1, на материале присутствует потенциал напряжения. Между двумя металлическими пластинами находится пьезокристалл. Металлические пластины собирают заряды, которые создают/производят напряжение (символ молнии), то есть пьезоэлектричество. Таким образом, пьезоэлектрический эффект действует как миниатюрная батарея, потому что он производит электричество. Это прямой пьезоэлектрический эффект. К устройствам, использующим прямой пьезоэлектрический эффект, относятся микрофоны, датчики давления, гидрофоны и многие другие типы датчиков.

Обратный пьезоэлектрический эффект

Пьезоэлектрический эффект можно обратить вспять, который называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Это создается путем приложения электрического напряжения, чтобы заставить пьезоэлектрический кристалл сжиматься или расширяться   (рис. 2) . Обратный пьезоэлектрический эффект преобразует электрическую энергию в механическую.

Использование обратного пьезоэлектрического эффекта может помочь в разработке устройств, генерирующих и производящих акустические звуковые волны. Примерами пьезоэлектрических акустических устройств являются динамики (обычно используемые в портативных устройствах) или зуммеры. Преимущество таких динамиков в том, что они очень тонкие, что делает их полезными в ряде телефонов. Даже в медицинских ультразвуковых и гидролокационных преобразователях используется обратный пьезоэлектрический эффект. Неакустические инверсные пьезоэлектрические устройства включают в себя двигатели и приводы.

Пьезоэлектрические материалы

Пьезоэлектрические материалы — это материалы, которые могут производить электричество за счет механического воздействия, например сжатия. Эти материалы также могут деформироваться при подаче напряжения (электричества).

Все пьезоэлектрические материалы являются непроводящими, чтобы возникал и работал пьезоэлектрический эффект. Их можно разделить на две группы: кристаллы и керамика. ⁴

Некоторыми примерами пьезоэлектрических материалов являются PZT (также известный как цирконат-титанат свинца), титанат бария и ниобат лития. Эти искусственные материалы имеют более выраженный эффект (лучший материал для использования), чем кварц и другие природные пьезоэлектрические материалы.

Сравните PZT с кварцем. PZT может производить большее напряжение при той же величине приложенного механического напряжения. И наоборот, подача напряжения на PZT вместо кварца обеспечивает большее движение. Кварц, хорошо известный пьезоэлектрический материал, также является первым известным пьезоэлектрическим материалом.

ЦТС создается и производится (при высоких температурах) из двух химических элементов — свинца и циркония — и в сочетании с химическим соединением, называемым титанатом. Химическая формула PZT: (Pb[Zr(x)Ti(1-x)]O ₃ ). Он обычно используется для производства ультразвуковых преобразователей, керамических конденсаторов и других датчиков и исполнительных механизмов. Он также демонстрирует особый набор различных свойств. В 1952 году PZT был изготовлен Токийским технологическим институтом. ⁵

Титанат бария представляет собой ферроэлектрический керамический материал с пьезоэлектрическими свойствами. ⁶ По этой причине титанат бария использовался в качестве пьезоэлектрического материала дольше, чем большинство других. Его химическая формула BaTiO _{3 9.0124 . Титанат бария был открыт в 1941 году во время Второй мировой войны. ⁷}

Ниобат лития представляет собой соединение, которое объединяет кислород, литий и ниобий. Его химическая формула LiNbO ₃ . ⁸ Также сегнетоэлектрический керамический материал, он похож на титанат бария тем, что также обладает пьезоэлектрическими свойствами. ⁹

Пьезоэлектрические устройства

Сонар

Сонар, появившийся в 1900-х годах, был изобретен Льюисом Никсоном. Первоначально он разработал сонар для обнаружения айсбергов. Однако интерес к гидролокаторам возрос во время Первой мировой войны, чтобы помочь обнаружить подводные лодки под водой. Конечно, у гидролокатора сегодня много целей и применений, от поиска рыбы до подводной навигации и так далее.

На рис. 3 сонар посылает через передатчик звуковую волну (сигнал) для поиска объектов впереди. Передатчик использует обратный пьезоэлектрический эффект, когда передатчик использует напряжение, чтобы помочь ему послать звуковую волну. Как только звуковая волна достигает объекта, она отражается. Отраженная звуковая волна будет обнаружена приемником.

Приемник, в отличие от передатчика, использует прямой пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектрическое устройство приемника сжимается возвращающейся звуковой волной. Он посылает сигнал (напряжение) на электронику обработки сигналов, которая принимает отраженную звуковую волну и начинает ее обрабатывать. Он определит расстояние до объекта, вычислив синхронизирующие сигналы от передатчика и приемника.

Пьезоэлектрические приводы

На рис. 4 показана работа пьезоэлектрического привода. Основание остается неподвижным и действует как металлическая пластина, которая сжимает средний пьезоэлектрический материал. Затем к материалу прикладывается напряжение, которое расширяется и сжимается от электрического поля приложенного напряжения. Пьезокристалл движется очень мало, будь то вперед или назад. Как только пьезоматериал или кристалл перемещаются, он медленно толкает и тянет привод.

Пьезоэлектрический привод имеет множество применений и применений. Например, эти актуаторы используются в вязальных машинах и машинах Брайля, поскольку они имеют такое небольшое количество движущихся частей и очень простую конструкцию. Их можно найти даже в видеокамерах и сотовых телефонах, потому что они доказали свою эффективность в качестве механизма автофокусировки. ¹⁰

Пьезоэлектрические динамики и зуммеры

Пьезоэлектрические динамики и зуммеры используют обратный пьезоэлектрический эффект для генерации и воспроизведения звука. При подаче напряжения на динамики и зуммеры возникают звуковые волны (опять же рис. 2) . Сигнал звукового напряжения, подаваемый на пьезоэлектрическую керамику динамиков или зуммеров, заставит материал вибрировать воздух. Эта вибрация производит звуковые волны, которые исходят из динамика.

Пьезоэлектрические динамики обычно используются в будильниках или других небольших механических устройствах для воспроизведения простых звуков высокого качества. Это потому, что они ограничены небольшим количеством частотных характеристик. ¹¹

Пьезодрайверы

Пьезодрайверы могут преобразовывать низкое напряжение батареи в высокое напряжение для питания пьезоэлектрических устройств. Пьезодрайверы очень важны, потому что они помогают инженерам производить большее напряжение для создания больших синусоидальных волн.

На рис. 5 представлена ​​блок-схема, иллюстрирующая работу пьезопривода. Пьезодрайверы берут низкое напряжение батареи и используют усилитель для преобразования его в более высокое напряжение. Затем более высокое напряжение используется для питания усилителя. Генератор будет вводить небольшие синусоидальные волны, которые усилитель преобразует в синусоидальные волны большего напряжения. Усилитель управляет пьезоустройством.

В приведенной ниже таблице перечислены несколько различных компаний, которые продают и производят различные виды пьезодрайверов.

Заключение

Какое будущее ждет пьезоэлектричество и как оно может выглядеть? Одна из самых популярных идей — использовать эффект для сбора энергии. Представьте себе зарядку смартфонов во время ходьбы или занятий спортом с той же эффективностью, что и при быстрой зарядке. Встраивание пьезоэлектрических систем под дороги и автомагистрали может привести в действие инфраструктуру, такую ​​как город и светофоры. Его можно даже использовать в качестве ультразвуковых двигателей для усовершенствованной оптики, медицинских датчиков внутри тела и шин, генерирующих электричество.

Будущее пьезоэлектричества очень перспективно. Эта технология постоянно развивается и становится все более эффективной и менее затратной. Существует множество потенциальных применений пьезоэлектричества, и ожидается, что популярность этой технологии будет расти в ближайшие годы.