压电效应原理
压电体受到外机械力作用而发生电极化,并导致压电体两端表面内出现符号相反的束缚电荷,其电荷密度与外机械力成正比,这种现象称为正压电效应。 压电体受到外电场作用而发生形变,其形变量与外电场强度成正比,这种现象称为逆压电效应。 具有正压电效应的固体,也必定具有逆压电效应,反之亦然。 正压电效应和逆压电效应总称为压电效应。晶体是否具有压电效应,是由晶体结构的对称性所决定的。
压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应力(称为逆压电效应)。如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系确实非常有意思。
压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能,在未来的飞行器设计中占有重要的地位。