Пьезоэлектрлік түрлендіргіш


Кіріспе

1. Пьезоэлектрлер және оның қасиеттері
1.1 Пьезоэлектрлік эффект
1.2 Кері пьезоэлектрлік эффект
1.3 Диэлектриктер

2. Пьезоэлектрлік түрлендіргіштер және олардың сипаттамалары
2.1 Сәулелену режиміндегі пьезотүрлендіргіштер
2.2 Гипердыбысты жиіліктің жартылайөткізгіш түрлендігіштері
2.3 Ультрадыбысты бақылау әдістері


Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер тізімі
Электр энергиясының қажетті түрін алу үшін айнымалы ток энергиясын тұрақты ток энергиясына немесе керісінше тұрақты ток энергиясын айнымалы ток энергиясына түрлендіруге тура келеді. Не болмаса белгілі бір кернеулікті тұрақты токты, сондай-ақ белгілі бір жиілікті айнымалы токты басқа бір жиілікті айнымалыны токқа айналдыру қажеттіліктері туындайды. Осындай түрлендіру операцияларын жүзеге асыратын құрылғыларды түрлендіргіштер деп атайды.
Пьезоэлектрлік түрлендіргіштер жасау үшін кварц кристалының SiO2 табиғи және жасанды материал – пьезокерамика қолданылады.
Кварцтық кристалдар қазіргі заманғы, қолданыста көп пайдаланылатын жаңа электр құрылғыларында кеңінен қолданылады. Олар қазіргі сағаттардың басты компоненттері болып саналады. Кварцтың кристалдары уақытты есептеуде кең қолданылады. Өйткені, электр тогының әсерінен кристалдар тербелістерді тура және тұрақты тербелтеді. Яғни уақыт бірлігін көрсеткенде және өлшегенде пайдалану өте қолайлы ыңғайлы болып келеді. Осы кварцтық кристалдың қасиеттері пьезоэлектрлік эффект тудырады. Кристалдар механикалық қысымға түскенде, электр керненуіне біршама әсерін тигізеді. Керісінше, кристалдан өткен электр тогы оның деформациясын туғызады.
1. Калашников С.Г. Электричество, - М.:Атомоиздат, 1977, 336с

2. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы, - М.: Энергоатомиздат, 1968, 447с

3. Зейтленка Г.А. Радиопередающие устройства, - М.:Радио, 1969, 256с

4. Н.П. Богородицкий, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев. Электротехнические материалы, - Л.: Энергоатомиздат, 1985

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 9 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге




ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ҚАРАҒАНДЫ МЕМЛЕКЕТТІК ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

АӨТ кафедрасы

Курстық жұмыс

Пьезоэлектрлік түрлендіргіш

Мазмұны

Кіріспе

1. Пьезоэлектрлер және оның қасиеттері
1. Пьезоэлектрлік эффект
2. Кері пьезоэлектрлік эффект
3. Диэлектриктер

2. Пьезоэлектрлік түрлендіргіштер және олардың сипаттамалары
1. Сәулелену режиміндегі пьезотүрлендіргіштер
2. Гипердыбысты жиіліктің жартылайөткізгіш түрлендігіштері
3. Ультрадыбысты бақылау әдістері

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Электр энергиясының қажетті түрін алу үшін айнымалы ток энергиясын
тұрақты ток энергиясына немесе керісінше тұрақты ток энергиясын айнымалы
ток энергиясына түрлендіруге тура келеді. Не болмаса белгілі бір
кернеулікті тұрақты токты, сондай-ақ белгілі бір жиілікті айнымалы токты
басқа бір жиілікті айнымалыны токқа айналдыру қажеттіліктері туындайды.
Осындай түрлендіру операцияларын жүзеге асыратын құрылғыларды
түрлендіргіштер деп атайды.
Пьезоэлектрлік түрлендіргіштер жасау үшін кварц кристалының SiO2
табиғи және жасанды материал – пьезокерамика қолданылады.
Кварцтық кристалдар қазіргі заманғы, қолданыста көп пайдаланылатын
жаңа электр құрылғыларында кеңінен қолданылады. Олар қазіргі сағаттардың
басты компоненттері болып саналады. Кварцтың кристалдары уақытты есептеуде
кең қолданылады. Өйткені, электр тогының әсерінен кристалдар тербелістерді
тура және тұрақты тербелтеді. Яғни уақыт бірлігін көрсеткенде және
өлшегенде пайдалану өте қолайлы ыңғайлы болып келеді. Осы кварцтық
кристалдың қасиеттері пьезоэлектрлік эффект тудырады. Кристалдар
механикалық қысымға түскенде, электр керненуіне біршама әсерін тигізеді.
Керісінше, кристалдан өткен электр тогы оның деформациясын туғызады.

1. Пьезоэлектрлер және оның қасиеттері

1.1 Пьезоэлектрлік эффект

Егер кристалл механикалық деформацияға түспесе, кейбір кристалдарда
поляризация сыртқы өрістің әсерінсіз-ақ жүре береді. Осы құбылысты
пьезоэлектрлік эффект деп атайды. Бұл құбылысты 1880ж. Пьер және Жак
Кюрилер ашты.
Кристалдық пластиналардың қырын айналдыра металлды қоршау арқылы
пьезоэлектрлік зарядты байқауға болады. Егер металды пластиналардан
алшақтау орналастып, деформациялағанда олардың арасында потенциалдар
айырмасы пайда болады. Ал оны жақынырық орналастырсақ, поляризациялық
зарядқа тең, бірақ, таңбасы қарама-қарсы зарядтар индукциялана бастайды.
Осы мезетте тізбекте деформация әсеріне ток пайда болады. Кварцтың
көмегімен пьезоэлектрлік эффектінің негізгі ерекшеліктерін қарастырайық.
Кварцтың кристалдары әр түрлі кристалографиялық модификацияларда бар.
Біздің қарастыратын кристалымыз тригональдық кристалографиялық жүйеге
жатады. (1 сурет)

Бұл сурет бізге пирамидамен шектелген, алты қырлы призманы елестетеді,
бірақта тағы да қосымша қырлары бар. Мұндай кристалдарың ішіндегі негізгі
бағыттарды көрсету үшін - төрт кристалдық ось пайдаланылады.
Осы осьтердің бірі пирамиданың төбелерін жалғайды. Ал қалғаны
осьтер осіне перпедикуляр және призманың қарама-қарсы жатқан алты
қырын байланыстырады. осімен анықталатын бағыты – пьезолетлік тұрғыда
белсенді емес. Осы бағытта сықсақ, созсақ ешқандай поляризация байқалмайды.
Керісінше, басқа осіне перпедикуляр бағыттарда сыққанда немесе
созғанда электр поляризациясы байқалады. Сондықтан да осі кристалдың
оптикалық осі деп аталса, осьтері электрлік немесе пьезоэлектрлік осі
деп аталады.
Пьезоэлекрлікосіне перпендикуляр алынған кварцтың пластиналарын
қарастырайық. және остеріне перпендикуляр ості пен
белгілейік. (2 сурет)

Сол уақытта пластинканың және шеттеріне перпендикуляр
осінің бойымен пластинканы созатын болсақ, әр атты поляризацияланған
заряд пайда болады. Осындай пьезоэлетрлік эффектіні бойлық эффект деп
атайды. Егер деформация таңбасын өзгертсе, яғни созудан сығуға ауыстыса,
поляризация зарядтары да кері өзгереді.
Қандай да бір таңбасы бар, поляризацияланған зарядтың берілген
деформация кезінде (созу немесе сығу) туындауы - осьтерінің ұштарының
бірдей еместігін көрсетеді. Сондықтан осімен бағыттарын көрсетуге
болады. (1суреттте көрсеткішпен көрсетілген). Бұл дегеніміз берілген
деформация кезінде зарядтың таңбасы осінің (пластинаның шеттерінің
сыртқы нормалімен немесе ішкі нормалімен) бағытталуына байланысты болады.
Осындай ұштары бірдей емес осьтер полярлық осьтер деп аталады.
полярлық осьтеріне қарағанда, осінің ұшы бірдей және ол полярлық ось
болып табылмайды.
Полярлық осьтердің ұштарының тең еместігі пьезоэлектрлік эффектіде
ғана емес, басқа құбылыстарда да байқалады. Мысалы, полярлық осьтердің әр
түрлі ұштарында орналасқан пластина шеттерін химиялық өңдеу кезіндегі
жылдамдығы әр қилы болуы мүмкін. Өңдеу кезінде пайда болған фигуралардың
бір-бірінен айырмашылықтары болады.
Бойлық пьезоэлектрлік эффектімен қатар көлденең пьезоэлектрлік эффект
бар. Егер осі бойымен созатын немесе сығатын болсақ, осі бойымен
және пластинканың және шеттерінде поляризация заряд пайда
болады. Бұл дегеніміз пластинка шеттерінің зарядының таңбасы осі
бойымен сыққанда (көлденең эффектіде) және осі бойымен созғанда
(бойлық эффектіде) бірдей болады.
Пьезоэлектрлік эффект былайша түсіндіріледі: Иондық кристалдарда оң
және теріс иондардың центрлерінің сәйкес келмеуінен, сыртқы электр өрісінің
болмауы әсерінен электрлік момент пайда болады. Бірақта бұл поляризация
көбінесе пайда болмауынан заряд бетпен компенсацияланады. Кристалды
деформациялау кезінде тордың оң және теріс иондары бір-бірімен бірігеді.
Яғни кристалдың электрлік моменті өзгереді. Бұл электр моментінің өзгеруі
пьезоэлектрлік эффектіде байқалады.
3 сурет кварцтегі пьезоэлектрлік эффектінің туындауын сапалы
түсіндіреді. Бұл жерде (штрихталған шеңберлер) ионының оң мәнінің
проекциялары схемелық түрде көрсетілген және жазықтықтағы О теріс иондары
(бос шеңберлер) оптикалық осіне перпендикуляр болады. Бұл суретте бір
жазықтықта жатпаған иондар (саны көрсетілгеннен тым артық) кварцінің
элементарлық ұяшығында иондардың конфигурациялық фактісіне сәйкес келмеуі
көрсетілген. Бірақ, сапалы түсіндіруді жеткілікті болу үшін, ол иондардың
өзара дұрыс орналасуын бере алады.
3 сурет. а) Деформацияланған кристалға сәйкес. осіне
перпендикуляр А шетінен шығатын оң зарядтар бар. Ал оған параллель B
шетінен теріс зарядтар шығады. осі бойымен сыққанда (3сурет, ә)
элементарлық ұяшақтар деформацияланады. Сол кезде 1оң ион және 2 теріс ион
ұяшықтың ішіне кіргізіледі. Сондықтан шығатын зарядтар азаяды (А
жазықтығында оң, B жазықтығында теріс). А жазықтығында теріс зарядтың және
B жазықтығында оң зарядтың пайда болуына баламалы. Егер осі бойымен
созғанда бастапқы орны болады (3сурет, б): 1 және 2 иондары ұяшықтан
шығарылады. Сондықтан А шетінде қосымша оң заряд, ал B шетінде теріс заряд
туады.

Қатты дене теориясын есептеуде тәжірибе көрсеткендей, элементарлық
ұяшықтарының центрлерінің симметриясы жоқ кристалдарда да пьезоэлектрлік
эффект болады. Мысалы, кристалының элементарлық ұяшықтартарының
симетрия остері бар және осы кристалдарында пьезоэлектрлік қасиеттері
байқалмайды. Кварцтың ұяшықтарында бұл иондардың симметрия центрі болмайды,
сондықтан да онда пьезоэлектрлік эффекттің болуы мүмкін емес.

P поляризация векторы шамасы (пьезоэлектрлік зарядтың O’ беттік
жазықтығы оған пропорционал) анықталған өзгеру интервалында механикалық
деформация шамасына пропорционал болып табылады. осі бойымен бір жақты
созылу деформациясын былай белгілеуге болады:

мұндағы d – пластинканың қалыңдығы;
Dd – оның деформация кезінде өзгеруі;

Ал бойлық эффектіні былай жазуға болады:

b шамасы пьезоэлектрлік модул деп аталады. Оның таңбасы теріс те, оң
да бола алады. Өлшемсіз шама болғандықтан, b шамасы P-ның өлшем бірлігімен
()өлшенеді. Пластинка шетінің пьезолектрлік зарядының беттік
тығыздығының шамасы осіне перпендикуляр және мыныаған тең:

Деформация кезінде пьезоэлектрлік поляризация туындауы кристал
ішіндегі D нүктесінің электрлік жылжу өзгереді. Мұндай жағдайда жалпы жылжу
анықтамасында P-ны суммасымен түсіндіреміз.

мұндағы Pe – электр өрісі
Pu – деформация.
Жалпы жағдайда E, Pe және Pu бағыттары сәйкес емес және D-ның
формуласы күрделеніп кетеді. Бірақ кейбір бағыттарға, жоғары симметрия
осімен сәйкес болатын, берілген векторлардың бағыты бірдей болуы мүмкін.
Онда жылжу шамасын былай жазуға болады:

мұндағы E – кристал ішіндегі электр өрісінің кернеуі;
e – тұрақты ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Өлшемдік түрлендіргіш
Аналогты-цифрлық түрлендіргіш және цифрлы-аналогтық түрлендіргіш
Цифрлық - аналогтық түрлендіргіш
Цифрлы – аналогтық түрлендіргіш
"Сегнетоэлектриктер және пьезоэлектриктер туралы негізгі мағлұматтар."
Интроскопияның физикалық негіздері
Физикалық шамаларды өлшеу
КТЖ аппаратурасында қолданылатын фильтрлер
Түзеткіштер (орыс. Выпрямитель)
Радиоқабылдағыш құрылғылар
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь