通過控制它的成分和燒結(jié)條件等手段,陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)比較容易調(diào)節(jié)。微觀結(jié)構(gòu)對陶瓷的所有特性都有重大影響,包括它們的電學、磁性、光學、熱學和機械性能。由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環(huán)境影響能力很強,所以常常將它們用于高溫環(huán)境下的處理過程。陶瓷主要是由價格便宜的材料制備而成的,這就是說用它生產(chǎn)的傳感器價格也將比較低廉。 1.壓電陶瓷傳感器工作原理 有自發(fā)極化的晶體,通常其表面俘獲大氣中的電荷而保持電平衡狀態(tài)。當溫度變化時,處于電平衡狀態(tài)的晶體,其內(nèi)部的自發(fā)極化發(fā)射隨溫度變化相應地變化。因為晶體表面電荷的變化跟不上晶體內(nèi)部自發(fā)極化的變化,故可在晶體表面觀測到電荷。若在熱釋電體的兩側(cè)安裝電極,并在兩電極間接上負載,則因溫度變化而釋放的表面電荷將通過負載形成熱電流。 2.壓電陶瓷傳感器的特點 能充分吸收人射的紅外線。 為了使吸收的單位熱能對應大的溫度上升幅度,熱釋電材料體積比熱應小,且便于加工成微型或薄膜化元件。 與溫度變化相對應的表面電荷變化應大,即熱釋電系數(shù)=dPr/dT大。室溫的Pr(剩余極化)大,(居里溫度)適當高時,λ 變大。當Tc低,λ 大時,Tc低使工作溫度受到限制,且的溫度變化率大。 與表面電荷變化相應的電容應小,使之能產(chǎn)生大的電壓。 3.壓電陶瓷傳感器應用 壓電材料有單晶和多晶兩種。前者以石英晶體為代表,其特點是溫度穩(wěn)定性和老化性能好,且Q值極高;后者以鈦鋯酸鉛壓電陶瓷為代表,其特點是容易制作,性能可調(diào),便于批量生產(chǎn)。壓電材料已廣泛用于力敏、聲敏、熱敏、光敏、濕敏和氣敏等傳感器。 |
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