超聲波流量計探頭及換能器原理  八十一

當施加交變應力時，則石英晶體兩極板隨應力方向的變化而交替出現(xiàn)異號電荷，而施以交變電場時，石英晶體的交變應變即能用于激勵振動波的發(fā)生。

對于石英晶體，其Z軸為對稱軸，沿Z軸方向施加應力時，由于帶電粒子（離子）不發(fā)生非對稱位移，因此其任何表面上都不會出現(xiàn)電荷堆積，也就是沒有壓電效應發(fā)生。

2.多晶壓電陶瓷的壓電效應（電致伸縮效應）

所有處于鐵電態(tài)的晶體都具有壓電性，其壓電機理是：多晶鐵電晶體有許多大小不等的電疇組成（由幾微米到幾十微米），每個電疇都具有自發(fā)極化以及與之相伴隨的自發(fā)電致伸縮形變（即電疇極化方向上的長度與其它方向不同）。在有外加電場作用時，由于電疇的邊界移動和轉向作用使晶體發(fā)生電致伸縮形變。

下面以鈦酸鋇（BaTiO3）為例進行說明。

鈦酸鋇在居里點以上時呈立方晶胞，它有很高的對稱性，鈦離子位于晶胞正中心，從各方面偏離中心位置的幾率相同（見圖5.8的a和b），因此，有這種晶胞組成的晶粒平均電荷為零，不會出現(xiàn)電極化（如無極分子）。當溫度下降到居里點以下時，晶胞形狀會變長，成為四方晶胞（見圖5.8的c），此時鈦離子將向長軸方向偏離，正負電荷重心不再重合，出現(xiàn)自發(fā)極化（如有極分子）。在居里點以下時，四方晶胞的三條結晶軸中任何一個均可能成為四方晶胞的長軸，故晶粒中各晶胞自發(fā)極化的方向是紊亂的，其綜合結果未呈現(xiàn)極化，此時尚不具有壓電效應。

當有外加電場作用時，鐵電晶體的極化與電場的關系可由電滯回線示出，這種滯回線是鐵電體的一個標志。

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