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  家家707 2013-09-21 00:00:00

  首先是壓電效應(yīng)！用一根線因為產(chǎn)生的是瞬間直流電。高溫談不上，也許你認(rèn)為火點(diǎn)燃是由于高溫，這是錯誤的，點(diǎn)燃是由于導(dǎo)線與打火機(jī)ZX部位金屬之間因為有了電壓差產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃了釋放出來的氣體

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  遙唬掩XJz 2013-09-21 00:00:00

  很簡單，就是按下打火后，打火器產(chǎn)生高壓，高壓瞬間擊穿空氣放電產(chǎn)生火花，火花點(diǎn)燃?xì)馄w。

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  hou8444023 2014-10-24 00:00:00

  電子打火機(jī)的基本工作原理是：把一塊壓電材料塊 （晶體結(jié)構(gòu)）一端接上一段細(xì)導(dǎo)線，此導(dǎo)線與在打火機(jī) 出氣口處的金屬材料形成一個缺口，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)使撞 擊塊的撞擊時與氣源開啟同步。當(dāng)撞擊塊以一定的沖擊 能量或力撞擊壓電材料塊的另一端時，壓電材料的內(nèi)部 分子就會強(qiáng)烈振動，并將振動能量傳遞到導(dǎo)線中。由于 導(dǎo)線的截面積與壓電材料塊的截面積之比懸殊很大，在 導(dǎo)線中分子的振動就有了很大的加強(qiáng)趨勢。當(dāng)導(dǎo)線的端 點(diǎn)分子強(qiáng)烈的振動撞擊缺口處的空氣分子時，空氣分子 也就產(chǎn)生強(qiáng)烈振動?？諝夥肿诱駝拥倪\(yùn)動軌跡就是我們 看見的電火星（電弧光）。這些電火星（電弧光）實際 上就是導(dǎo)線分子強(qiáng)烈振動并向打火機(jī)出氣口處的金屬材 料傳遞能量時空氣分子振動的運(yùn)動軌跡，說明缺口處的 空氣分子振動很厲害。按照振動理論的說法振動強(qiáng)烈就 是物質(zhì)溫度很高，當(dāng)這個溫度超過打火機(jī)內(nèi)的液化氣的 燃點(diǎn)時，跑出來的氣體就會被點(diǎn)燃，形成火焰，火焰就 是劇烈振動著的氣體物質(zhì)分子影象。這就是打火機(jī)的基 本工作原理，其他電子打火裝置的道理與此相同。 第二 壓電材料是受到壓力作用時會在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶 體材料。 目錄 基本介紹 材料原理 材料分類 無機(jī)壓電材料 有機(jī)壓電材 料 材料應(yīng)用 換能器 壓電驅(qū)動器 傳感器上的應(yīng)用 在機(jī)器人 接近覺中的應(yīng)用 發(fā)展現(xiàn)狀 細(xì)晶粒壓電陶瓷 PbTiO3系壓電材料 壓電陶 瓷-高聚物復(fù)合材料 壓電性特異的多元單晶壓電體 基本介紹 材料原理 材料分類 無機(jī)壓電材料 有機(jī)壓電材 料 材料應(yīng)用 換能器 壓電驅(qū)動器 傳感器上的應(yīng)用 在機(jī)器人 接近覺中的應(yīng)用 發(fā)展現(xiàn)狀 細(xì)晶粒壓電陶瓷 PbTiO3系壓電材料 壓電陶 瓷-高聚物復(fù)合材料 壓電性特異的多元單晶壓電體 展開 編輯本段基本介紹 受到壓力作用時會在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。 1880年，法國物理學(xué)家P. 居里和J.居里兄弟發(fā)現(xiàn)，把 重物放在石英晶體上，晶體 壓電材料 某些表面會產(chǎn)生電荷，電荷量與壓力成比例。這一現(xiàn)象 被稱為壓電效應(yīng)。隨即，居里兄弟又發(fā)現(xiàn)了逆壓電效 應(yīng)，即在外電場作用下壓電體會產(chǎn)生形變。壓電效應(yīng)的 機(jī)理是：具有壓電性的晶體對稱性較低，當(dāng)受到外力作 用發(fā)生形變時，晶胞中正負(fù)離子的相對位移使正負(fù)電荷 ZX不再重合，導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀極化，而晶體表面電 荷面密度等于極化強(qiáng)度在表面法向上的投影，所以壓電 材料受壓力作用形變時兩端面會出現(xiàn)異號電荷。反之， 壓電材料在電場中發(fā)生極化時，會因電荷ZX的位移導(dǎo) 致材料變形。 利用壓電材料的這些特性可實現(xiàn)機(jī)械振動（聲波）和交 流電的互相轉(zhuǎn)換。因而壓電材料廣泛用于傳感器元件 中，例如地震傳感器，力、速度和加速度的測量元件以 及電聲傳感器等?，F(xiàn)在，這類材料被廣泛運(yùn)用，舉一個 很生活化的例子，打火機(jī)的火花即運(yùn)用此技術(shù)。 編輯本段材料原理 壓電現(xiàn)象是100多年前居里兄弟研究石英時發(fā)現(xiàn)的。那 么，什么是壓電效應(yīng)呢？ 當(dāng)你在點(diǎn)燃煤氣灶或熱水 器時，就有一種壓電陶瓷已悄悄地為你服務(wù)了一次。生產(chǎn) 廠家在這類壓電點(diǎn)火裝置內(nèi)，藏著一塊壓電陶瓷，當(dāng)用 戶按下點(diǎn)火裝置的彈簧時，傳動裝置就把壓力施加在壓 電陶瓷上，使它產(chǎn)生很高的電壓，進(jìn)而將電能引向燃?xì)獾? 出口放電。于是，燃?xì)饩捅浑娀鸹c(diǎn)燃了。壓電陶瓷的 這種功能就叫做壓電效應(yīng)。 壓電效應(yīng)的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會 產(chǎn)生電位差（稱之為正壓電效應(yīng)），反之施加電壓，則產(chǎn) 生機(jī)械應(yīng)力（稱為逆壓電效應(yīng)）。如果壓力是一種高頻 震動，則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電 陶瓷上時，則產(chǎn)生高頻聲信號（機(jī)械震動），這就是我 們平常所說的超聲波信號。也就是說，壓電陶瓷具有機(jī) 械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能，這 壓電石英晶體材料 種相互對應(yīng)的關(guān)系確實非常有意思。 壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場，也可以因電場作用 產(chǎn)生機(jī)械變形，這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材 料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用 來制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有 自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能，在未來的飛行 器設(shè)計中占有重要的地位。 編輯本段材料分類 無機(jī)壓電材料 分為壓電晶體和壓電陶瓷，壓電晶體一般是指壓電單晶 體；壓電陶瓷則泛指壓電多晶體。壓電陶瓷是指用必要 成份的原料進(jìn)行混合、成型、高溫?zé)Y(jié)，由粉粒之間的 固相反應(yīng)和燒結(jié)過程而獲得的微細(xì)晶粒無規(guī)則集合而成 的多晶體。具有壓電性的陶瓷稱壓電陶瓷，實際上也是 鐵電陶瓷。在這種陶瓷的晶粒之中存在鐵電疇，鐵電 疇由自發(fā)極化方向反向平行的180 疇和自發(fā)極化方向互 相垂直的90疇組成，這些電疇在人工極化（施加強(qiáng)直流 電場）條件下，自發(fā)極化依外電場方向充分排列并在撤 消外電場后保持剩余極化強(qiáng)度，因此具有宏觀壓電性。 如：鈦酸鋇BT、鋯鈦酸鉛PZT、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸 鉛、鈮酸鉛鋇鋰PBLN、改性鈦酸鉛PT等。這類材料的 研制成功，促進(jìn)了聲換能器，壓電傳 壓電材料 感器的各種壓電器件性能的改善和提高。 壓電晶體一般指壓電單晶體，是指按晶體空間點(diǎn)陣長程 有序生長而成的晶體。這種晶體結(jié)構(gòu)無對稱ZX，因此 具有壓電性。如水晶（石英晶體）、鎵酸鋰、鍺酸鋰、 鍺酸鈦以及鐵晶體管鈮酸鋰、鉭酸鋰等。 相比較而言，壓電陶瓷壓電性強(qiáng)、介電常數(shù)高、可以加 工成任意形狀，但機(jī)械品質(zhì)因子較低、電損耗較大、穩(wěn) 定性差，因而適合于大功率換能器和寬帶濾波器等應(yīng) 用，但對高頻、高穩(wěn)定應(yīng)用不理想。石英等壓電單晶壓 電性弱，介電常數(shù)很低，受切型限制存在尺寸局限，但 穩(wěn)定性很高，機(jī)械品質(zhì)因子高，多用來作標(biāo)準(zhǔn)頻率控制 的振子、高選擇性（多屬高頻狹帶通）的濾波器以及高 頻、高溫超聲換能器等。近來由于鈮鎂酸鉛Pb(Mg1/ 3Nb2/3)O3單晶體（Kp ≥90%， d33≥900×10-3C/N， ε≥20，000）性能特異，國內(nèi)外上都開始這種材料的研 究，但由于其居里點(diǎn)太低，離使用化尚有一段距離。 有機(jī)壓電材料 又稱壓電聚合物，如偏聚氟乙烯（PVDF）（薄膜）及 其它為代表的其他有機(jī)壓電（薄膜）材料。這類材料及 其材質(zhì)柔韌，低密度，低阻抗和高壓電電壓常數(shù)(g)等 優(yōu)點(diǎn)為世人矚目，且發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在水聲超聲測 量，壓力傳感，引燃引爆等方面獲得應(yīng)用。不足之處是 壓電應(yīng)變常數(shù)（d）偏低，使之作為有源發(fā)射換能器受 到很大的限制。 換能器 第三類是復(fù)合壓電材料，這類材料是在有機(jī)聚合物基底 材料中嵌入片狀、棒狀、桿狀、或粉末狀壓電材料構(gòu)成 的。至今已在水聲、電聲、超聲、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛 的應(yīng)用。如果它制成水聲換能器，不僅具有高的靜水壓 響應(yīng)速率，而且耐沖擊，不易受損且可用與不同的深 度。 編輯本段材料應(yīng)用 壓電材料的應(yīng)用領(lǐng)域可以粗略分為兩大類：即振動能和 超聲振動能-電能換能器應(yīng)用，包括電聲換能器，水聲 換能器和超聲換能器等，以及其它傳感器和驅(qū)動器應(yīng) 用。 換能器 換能器是將機(jī)械振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蛟陔妶鲵?qū)動下產(chǎn)生 機(jī)械振動的器件壓電聚合物電聲器件利用了聚合物的橫 向壓電效應(yīng)，而換能器設(shè)計則利用了聚合物壓電雙晶片 或壓電單晶片在外電場驅(qū)動下的彎曲振動，利用上述原 理可生產(chǎn)電聲器件如麥克風(fēng)、立體聲耳機(jī)和高頻揚(yáng)聲 器。目前對壓電聚合物電聲器件的研究主要集中在利用 壓電聚合物的特點(diǎn)，研制運(yùn)用其它現(xiàn)行技術(shù)難以實現(xiàn) 的、而且具有特殊電聲功能的器件，如抗噪聲電話、寬 帶超聲信號發(fā)射系統(tǒng)等。 壓電聚合物水聲換能器研究初期 超聲波傳感器 均瞄準(zhǔn)軍事應(yīng)用，如用于水下探測的大面積傳感器陣列 和監(jiān)視系統(tǒng)等，隨后應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓展到地球物理探 測、聲波測試設(shè)備等方面。為滿足特定要求而開發(fā)的各 種原型水聲器件，采用了不同類型和形狀的壓電聚合物 材料，如薄片、薄板、疊片、圓筒和同軸線等，以充分 發(fā)揮壓電聚合物高彈性、低密度、易于制備為大和小不 同截面的元件、而且聲阻抗與水?dāng)?shù)量級相同等特點(diǎn)，Z 后一個特點(diǎn)使得由壓電聚合物制備的水聽器可以放置在 被測聲場中，感知聲場內(nèi)的聲壓，且不致由于其自身存 在使被測聲場受到擾動。而聚合物的高彈性則可減小水 聽器件內(nèi)的瞬態(tài)振蕩，從而進(jìn)一步增強(qiáng)壓電聚合物水聽 器的性能。 壓電聚合物換能器在生物醫(yī)學(xué)傳感器領(lǐng)域，尤其是超聲 成像中，獲得了Z為成功的應(yīng)用、PVDF薄膜優(yōu)異的柔 韌性和成型性，使其易于應(yīng)用到許多傳感器產(chǎn)品中。 壓電驅(qū)動器 壓電驅(qū)動器利用逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或機(jī) 械運(yùn)動，聚合物驅(qū)動器主要以聚合物雙晶片作為基礎(chǔ)， 包括利用橫向效應(yīng)和縱向效應(yīng)兩種方式，基于聚合物雙 晶片開展的驅(qū)動器應(yīng)用研究包括顯示器件控制、微位移 產(chǎn)生系統(tǒng)等。要使這些創(chuàng)造性設(shè)想獲得實際應(yīng)用，還需 要進(jìn)行大量研究。電子束輻照P（VDF-TrFE）共聚合物 使該材料具備了產(chǎn)生大伸縮應(yīng)變的能力，從而為研制新 型聚合物驅(qū)動器創(chuàng)造了有利條件。在潛在國防應(yīng)用前景 的推動下，利用輻照改性共聚物制備全高分子材料水聲 發(fā)射裝置的研究，在美國軍方的大力支持下正在系統(tǒng)地 進(jìn)行之中。除此之外，利用輻照改性共聚物的優(yōu)異特 性，研究開發(fā)其在醫(yī)學(xué)超聲、減振降噪等領(lǐng)域應(yīng)用，還 需要進(jìn)行大量的探索。 傳感器上的應(yīng)用 1.壓電式壓力傳感器 壓電式壓力傳感器是利用壓電材料所具有的壓電效應(yīng)所 制成的。壓電式壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)如右圖所示。由 于壓電材料的電荷量是一定的，所以在連接時要特別注 意，避免漏電。壓電式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是具有自生信 號，輸出信號大，較高的頻率響應(yīng)，體積小，結(jié)構(gòu)堅 固。其缺點(diǎn)是只能用于動能測量。需要特殊電纜，在受 到突然振動或過大壓力時，自我恢復(fù)較慢。 2.壓電式加速度傳感器 壓電元件一般由兩塊壓電晶片組成。在壓電晶片的兩個 表面上鍍有電極，并引出引線。在壓電晶片上放置一個 質(zhì)量塊，質(zhì)量塊一般采用比較大的金屬鎢或高比重的合 金制成。然后用一硬彈簧或螺栓，螺帽對質(zhì)量塊預(yù)加載 荷，整個組件裝在一個原基座的金屬殼體中。為了隔離 試件的任何應(yīng)變傳送到壓電元件上去，避免產(chǎn)生假信號 輸出，所以一般要加厚基座或選用由剛度較大的材料來 制造，殼體和基座的重量差不多占傳感器重量的一半。 測量時，將傳感器基座與試件剛性地固定在一起。當(dāng)傳 感器受振動力作用時，由于基座和質(zhì)量塊的剛度相當(dāng) 大，而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對較小，可以認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性 很小。因此質(zhì)量塊經(jīng)受到與基座相同的運(yùn)動，并受到與 加速度方向相反的慣性力的作用。這樣，質(zhì)量塊就有一 正比于加速度的應(yīng)變力作用在壓電晶片上。由于壓電晶 片具有壓電效應(yīng)，因此在它的兩個表面上就產(chǎn)生交變電 荷（電壓），當(dāng)加速度頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率 時，傳感器給輸出電壓與作用力成正比，亦即與試件的 加速度成正比，輸出電量由傳感器輸出端引出，輸入到 前置放大器后就可以用普通的測量儀器測試出試件的加 速度；如果在放大器中加進(jìn)適當(dāng)?shù)姆e分電路，就可以測 試試件的振動速度或位移。 在機(jī)器人接近覺中的應(yīng)用 機(jī)器人安裝接近覺傳感器主要目的有以下三個：其一， 在接觸對象物體之前，獲得必要的信息，為下一步運(yùn)動 做好準(zhǔn)備工作；其二，探測機(jī)器人手和足的運(yùn)動空間中 有無障礙物。如發(fā)現(xiàn)有障礙，則及時采取一定措施，避 免發(fā)生碰撞；其三，為獲取對象物體表面形狀的大致信 息。 超聲波是人耳聽見的一種機(jī)械波，頻率在20KHZ以上。 人耳能聽到的聲音，振動頻率范圍只是20HZ－ 20000HZ。超聲波因其波長較短、繞射小，而能成為聲 波射線并定向傳播，機(jī)器人采用超聲傳感器的目的是用 來探測周圍物體的存在與測量物體的距離。一般用來探 測周圍環(huán)境中較大的物體，不能測量距離小于30mm的 物體。 超聲傳感器包括超聲發(fā)射器、超聲接受器、定時電路和 控制電路四個主要部分。它的工作原理大致是這樣的： 首先由超聲發(fā)射器向被測物體方向發(fā)射脈沖式的超聲 波。發(fā)射器發(fā)出一連串超聲波后即自行關(guān)閉，停止發(fā) 射。同時超聲接受器開始檢測回聲信號，定時電路也開 始計時。當(dāng)超聲波遇到物體后，就被反射回來。等到超 聲接受器收到回聲信號后，定時電路停止計時。此時定 時電路所記錄的時間，是從發(fā)射超聲波開始到收到回聲 波信號的傳播時間。 利用傳播時間值，可以換算出被測物體到超聲傳感器之 間的距離。這個換算的公式很簡單，即聲波傳播時間的 一半與聲波在介質(zhì)中傳播速度的乘積。超聲傳感器整個 工作過程都是在控制電路控制下順序進(jìn)行的。 壓電材料除了以上用途外還有其它相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。如 鑒頻器、壓電震蕩器、變壓器、濾波器等。 編輯本段發(fā)展現(xiàn)狀 下面介紹幾種處于發(fā)展中的壓電陶瓷材料和幾種新的應(yīng) 用。 細(xì)晶粒壓電陶瓷 以往的壓電陶瓷是由幾微米至幾十微米的多疇晶粒組成 的多晶材料，尺寸已不能滿足需要了。減小粒徑至亞微 米級，可以改進(jìn)材料的加工性，可將基片做地更薄，可 提高陣列頻率，降低換能器陣列的損耗，提高器件的機(jī) 械強(qiáng)度，減小多層器件每層的厚度，從而降低驅(qū)動電 壓，這對提高疊層變壓器、制動器都是有益的。減小粒 徑有上述如此多的好處，但同時也帶來了降低壓電效應(yīng) 的影響。為了克服這種影響，人們更改了傳統(tǒng)的摻雜工 藝，使細(xì)晶粒壓電陶瓷壓電效應(yīng)增加到與粗晶粒壓電陶 瓷相當(dāng)?shù)乃健，F(xiàn)在制作細(xì)晶粒材料的成本已可與普通 陶瓷競爭了。近年來，人們用細(xì)晶粒壓電陶瓷進(jìn)行了切 割研磨研究，并制作出了一些高頻換能器、微制動器及 薄型蜂鳴器（瓷片20-30um厚），證明了細(xì)晶粒壓電陶 瓷的優(yōu)越性。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，細(xì)晶粒壓電陶瓷材 料研究和應(yīng)用開發(fā)仍是近期的熱點(diǎn)。 PbTiO3系壓電材 料 PbTiO3系壓電陶瓷具Z適合制作高頻高溫壓電陶瓷元 件。雖然存在PbTiO3陶瓷燒成難、極化難、制作大尺 寸產(chǎn)品難的問題，人們還是在改性方面作了大量工作， 改善其燒結(jié)性。YZ晶粒長大，從而得到各個晶粒細(xì) 小、各向異性的改性PbTiO3材料。近幾年，改良 PbTiO3材料報道較多，在金屬探傷、高頻器件方面得 到了廣泛應(yīng)用。目前該材料的發(fā)展和應(yīng)用開發(fā)仍是許多 壓電陶瓷工作者關(guān)心的課題。 壓電陶瓷-高聚物復(fù)合材 料 無機(jī)壓電陶瓷和有機(jī)高分子樹脂構(gòu)成的壓電復(fù)合材料， 兼?zhèn)錈o機(jī)和有機(jī)壓電材料的性能，并能產(chǎn)生兩相都沒有 的特性。因此，可以根據(jù)需要，綜合二相材料的優(yōu)點(diǎn)， 制作良好性能的換能器和傳感器。它的接收靈敏度很 高，比普通壓電陶瓷更適合于水聲換能器。在其它超聲 波換能器和傳感器方面，壓電復(fù)合材料也有較大優(yōu)勢。 國內(nèi)學(xué)者對這個領(lǐng)域也頗感興趣，做了大量的工藝研 究，并在復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能方面做了一些有益的基 礎(chǔ)研究工作，目前正致力于壓電復(fù)合材料產(chǎn)品的開發(fā)。 壓電性特異的多元單晶壓電體 傳統(tǒng)的壓電陶瓷較其它類型的壓電材料壓電效應(yīng)要強(qiáng)， 從而得到了廣泛應(yīng)用。但作為大應(yīng)邊，高能換能材料， 傳統(tǒng)壓電陶瓷的壓電效應(yīng)仍不能滿足要求。于是近幾年 來，人們?yōu)榱搜芯砍鼍哂懈鼉?yōu)異壓電性的新壓電材料， 做了大量工作，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并研制出了Pb(A1/3B2/ 3)PbTiO3單晶（A=Zn2+，Mg2+）。這類單晶的d33Z高 可達(dá)2600pc/N(壓電陶瓷d33Z大為850pc/N)，k33可高 達(dá)0.95（壓電陶瓷K33Z高達(dá)0.8），其應(yīng)變>1.7%，幾 乎比壓電陶瓷應(yīng)變高一個數(shù)量級。儲能密度高達(dá)130J/ kg，而壓電陶瓷儲能密度在10J/kg以內(nèi)。鐵電壓電學(xué) 者們稱這類材料的出現(xiàn)是壓電材料發(fā)展的又一次飛躍。 現(xiàn)在美國、日本、俄羅斯和ZG已開始進(jìn)行這類材料的 生產(chǎn)工藝研究，它的批量生產(chǎn)的成功必將帶來壓電材料 應(yīng)用的飛速發(fā)展。

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  1哥38 2017-05-31 00:00:00

  順間電流大，他和哪個出氣嘴有一定距離，就是為了造成一個空氣電阻，然后通過放電，實現(xiàn)順間高電流！他順間電壓也很大的

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