压电陶瓷性能参数解析

压电陶的性能参造陶要能要陶性器量。此，压的，首要电性方。陶般还具压。瓷化，了，参同值，参的得。多的数广基。（1）

常数常的，化性的，用ε

表示。不压元压常。，要瓷常，瓷的小。常数

元容，积A离t为数ε

ε=C·t/A-1)，各的单：电量C为电积m，电距为m，介常为F/m。使数r（或κ数εr=/εo(1-2)

间为，εo由εo=8.85×10，数。

1

F/m，而r陶前晶体沿2(y)3(z)电相，有一个。化处，沿极方向生化各的电性就两。的沿3有系ε

1

=ε

2

ε

3

1-3过陶数

1

和ε

3

。压电处于同条其所测常相机，为数在ε

示角标T件。在，测夹，以ε

表，标示条。变电，而受下应下常的。上沿3极电常即

ε

11

T

ε

33

T

ε

11

S

ε

11

S

（2）

质耗损陶何料的之。交，介部：一为分导引一功异是介弛过所。量比值如图1-1所IcIR相Ic流I为δ值为(1-4)式中ω为交变电场的角频率，R损耗电阻，C为介质电容由式（1-4可以看出I时，tan大I小时tanδ小。通常用RRδ来表示的介损耗，称为介质损正切值或损耗因子或者就叫做介质损耗。处于静电中的介质损耗来源介质中的导过程处于交变电场中的介损耗，来源电导过程和化驰豫所引起的介损耗。此外，具有铁电性的电陶瓷的介质耗，还与畴壁的运动有关，但情况比较复，因，在此不予详。）

性常数压电陶瓷一种弹性体服从胡克律“弹性限度范围内，应力与应变正比设力为T，截面积A的压电片上，其所产生的应变为S，则根据克定律应力与应变S之间如下关系S=sT(1-5)T=cS(1-6)中，S弹性顺度常数，位为

2

C为弹性劲度常数，单位为N/m

2

。是都即应力度，不仅在产，宽度上应。设有图所的薄，其沿向，宽度方。沿1力，在1方产应S向上生应变S1-5出S=ST111

1

(1-7)S=ST212

1

(1-8)上面两式性顺度常数和S之比，称为迫松比即1112它表示横向对收与纵向相伸长之。同理，可得到SSS，其S=SS=S。极化过的1322222111221压电陶瓷，立弹性顺度数只有5个，即S，S，，和S。111213344独立的弹劲度常数也只有，即CCCC和C.111213334由于压电瓷存在压电效应，此压电陶样品在同的电学条件下具有同的性顺度常数。在电路的电阻很小相当短路，或电场强度E=0条下测得的称为路性顺度常数，记作S

E

。外电路的电阻很相当开路电位移D=0的条件测得的称开路弹性顺度常数，作S

D

由于压电陶瓷为各异相，因此共下列10个弹性顺度数：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，弹劲度常数也有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

。）

械品质因数机械品质数也是衡量压电陶的一个重参数。表示在振动转换时材内部量消耗的程度。机械质因数越大，能量的损耗越小。产生损耗的原因在内摩擦。机品质因可以据等电路计算而得：(1-10)，R1阻，ωS联频率C1谐，其值为(1-11)ωp谐Co此式1-10得到(1-12)(1-13)△f=fp-fs很时，式为(1-14)的件的Qm瓷电陶瓷的Qm，型则要求。（5）

电数一力T的应变S性系起即T=YS；瓷电，力荷。的应比于张号电移D和力T面的：D=Q/A=dT(1-15)d仑/牛C/N）是还应，施场变生为取向。S=dE

(1-16)d/伏m/v。两数d常数对逆应来d值同有系(1-17)对于企图用产生动或振动（例，声和超声换器）的材料来说，希望有大压电应变常数d。另一个常的压电常数是压电压常数，它表示内应力所产生的电场，或应所产生的电位的关。常数g常数d间的关系如下：g=d/e

(1-18)对于由机应力而产生电压（例如留拾音器）的材料来说，希望具有高压电压常数g，压数e常数he力场，而h变场E来既T=-eE(1-19)E=-hS(1-20)电数的压常数向并虑自，夹短”、“”械的电界。因，也许电。现长，如图1-3示。(1-21)薄向向3行而面向3。路场片向1的力T，数移力之如：

31械，即T=0件，薄长向3度，压电常数d变电场下：1(1-22)路，即D=0的件，片只受力T，压数g与力1T电场E：(1-23)械即T=0，只受到向3移常数g移D变系：31(1-24)1-211-24果TE时，应常数为d；果T，常为g。理SE变，其边界械电，择（SD）为，其为持开相为e和间系：(1-25)(1-26)可不或条得dg、h电，而最压数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组是道其一可它三组讨瓷压电数反压陶、电即，之称。图1-3下瓷方：(1-27)(1-28)式1-27正而1-28压于界不变，不。于子有类，四压。式1-27式为压，压通表1-1。程称一程二程三程四程：①i,j=1,2,3,4,5,6;m,n=1,2,3.

程式②

β

m

质m/Fβ

m

夹率m/F（6）

电数耦数K是合料它械能之耦电可为由于压电元件的械能与它形状和动模式有关，此，不同形状和不同动模对应的机电耦系也不相同电陶的机电耦合系数列于表1-2，它们的算方式从压电方程中导出。表1-2K

状极

为变分量K

沿1方3面极

T1;S1,S2,S3KKKK

33pt15

沿33极于3电极行3极于2电极

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

数，