Распределённые многочастотные пьезорезонансные датчики физических полей

• Автор: Партс, Яан Адольфович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 318 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Предисловие

Тема работы Предыстория Научные интересы автора Ограничения работы Благодарности

Введение


В последующих разделах будут подробнее рассмотрены основные свойства и характеристики ПРД, их разновидности, способы построения и проблематика многопараметровых ПРД, после чего будут сформулированы задачи работы и определены ограничения области исследования. Пьезоэлектрическими называются кристаллы, электризующиеся под действием механических напряжений прямой пьезоэффект и деформирующиеся в электрическом поле обратный пьезоэффскт Левшина, с. В пьезорезонаторах используются одновременно оба эффекта. Пьезоэлектрические материалы анизотропны, их механические и электрофизические свойства различны по различным кристаллографическим направлениям кристалла. Различают пьезоэлектрические монокристаллы, керамику и плночные структуры. В отличие от монокристалла, керамика это поликристаллическое тело, состоящее из множества беспорядочно ориентированных монокристаллических зрен кристаллитов размером в несколько микрометров, разделенных мсжзсренными границами. Сегнетоэлектрики кварц, танталат лития и др. Температура, при которой исчезает спонтанная поляризация и происходит перестройка кристаллической структуры, называется температурой Кюри. В сегнетоэлектрических керамиках титанат бария и др. К пьезоматериалам относятся кварц и его производные г. Известно более пьезоэлектрических соединений, из них более 0 хорошо изучены , Андреев. Число известных керамических сегнетоэлектриков составляет более тысячи Кандыба, с. Большая часть пьезорезонаторов и других пьезоэлектрических устройств изготавливается на основе кварца. Использование других пьезоматериалов позволяет расширить область применения пьезорезонансных датчиков, в том числе, за счт расширения диапазона рабочих температур для кварца ограничен температурой Кюри 3С, изменения электромеханических, акустоэлектрических и других свойств. К основным используемым пьезоматериалам относятся
1. Балышева, с. Сольский, Грузиненко, с. Андреев, 3 Vi, р. ИаКС4Нб4Н, ниобат лития i, танталат лития i, турмалин i, цинкит , германосилленит ii2 берлинит А1Р, фресноит 2i2ix, тетраборат лития i, лангасит ii4, ланганит 3 , лангатат . Кандыба, с. Ва П, титанат бариясвинцакальция ,,i, ниобат бариясвинца ,, цирконаттитанат свинца ,i. Балышева, с. Пьезоэлектрические материалы могут быть охарактеризованы с помощью ряда безразмерных констант коэффициентов связи, которые являются прямой мерой интенсивности электромеханического эффекта. И полная энергия, подводимая к пьезоэлементу Мартынов, с. Кандыба, с Отметим, что в Мартынов, с. Левшина, с. Величина кзьл зависит от режима преобразования статического или динамического, вида и моды колебания, направления сил относительно кристаллографических осей кристалла, и определяет относительную ширину резонансной кривой. Различают слабые эм0. В фильтрах, в частности, предпочтительнее использовать сильные пьезоэлектрики. Характерными температурами пьезоматериалов являются температуры фазовых переходов 1го плавление и кристаллизация и 2го рода точка Кюри. Температурой точкой Кюри называется температура фазового перехода материала, связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества, при которой он изменяет теряет свои пьезорезонансные свойства. Использование пьезоматериала возможно только при температурах ниже точки Кюри. Температуры фазовых переходов некоторых пьезоматериалов приведены в табл. Таблица 1. ЬазОаТао. СаР 0. РЬ,ВаЫЬ 0. Оз 0. Кварц диоксид кремния, кремнезм является в настоящее время основным используемым пьезоматериалом, его свойства хорошо исследованы, технология производства находится на уровне промышленного выпуска. Разновидности кварца и производных минералов авантюрин, агат, аметист, бингемит, волосатик, горный хрусталь, кварцит, кремень, морион, празем, празиолит, раухтопаз, розовый кварц, халцедон, цитрин и др. Встречается акварц следующих цветов бесцветный горный хрусталь, дымчатый светлосерый, светлобурый раухтопаз, чрный морион, золотистожлтый цитрин, луковозелный празиолит искусственный, розовый розовый кварц, сиреневый, фиолетовый аметист. Кварц БЮг слабый пьезоэлектрик, кэм 0. Температура Кюри 3С. Плотность р 2. Тврдость по шкале Мооса 7. Содержание в земной коре . Оптический спектральный диапазон . Относительная диэлектрическая проницаемость 4 Коэффициенты упругости независимые при С ГПа1 с, .