Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Расчёт П. п. имеет целью установить связь между величинами электрическими (напряжение на электродах U, ток через преобразователь I) в механическими (приложенная к механич. системе сила F, смещение | или колебат. скорость vm). При расчётах П. п. может быть замещён эл.-механич. схемой, эквивалентной ему с точки зрения расчёта соотношения между электрич. и механич. (акустич.) величинами.
Кпд П. п. существенно зависит от величины сопротивления нагрузки гн, на к-рую работает излучающий преобразователь, н от величии механического гм и электрического R сопротивлений преобразователя. Кпд П. п. может достигать 40—70%. Макс. мощность, к-рую может развивать П. п., ограничивается величинами допустимых напряжённостей электрич. поля и мехаиич. динамич. напряжений в П. п., а также его разогревом.
Лит.: Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962; Физическая акустика, под ред. У, Мэзона, пер. с англ., т. 1, ч. А, М., 1966; Ультразвуковые преобразователи, пер. с англ.. М., 1972; Г у т и н Л. Я., Избр, труды, JI., 1977; Справочник по гидроакустике, JI., 1982.
Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР — пьезоэлектрический преобразователь с ярко выраженными резонансными свойствами вблизи собств. частот колебаний механич. системы (см. также Резонанс). Представление П. р. в виде эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами см. на рис. 1. При внеш.
Рис. 1. Эквивалентная схема пьезоэлектрического резонатора.
возбуждающей частоте / = /р наступает механич. резонанс и ток в электрич. цепи П. р. достигает маис. .
значения. Прн повышении частоты до /а > /р, называе- 191
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЯ
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО
мой частотой «нтирезоианса, импеданс П. р. становится максимальным, а ток в его цепи — минимальным (резованс токов). Величину Д/ = /а — /р называют резонансным промежутком. Качество П. р. определяется остротой его частотной харантеристики (рис. 2) н величиной кпд. Значение частот /р н/а позволяет определить ряд важных характеристик П. р.,
Рис. 2, Зависимость реактивного сопротивления пьезоэлектрического резонатора от частоты колебаний.
и в первую очередь иоэф. эл.-механич. связи К У 2Д///р. Экспериментально параметры П. р. определяются методами резонанса — антирезонанса, переменой электрнч. нагрузки, круговых диаграмм и др.
П. р. широко используются в радиотехнике, электронике, электроакустике и др. в иачестве фильтров, резонаторов в задающих генераторах, резонансных пьезопреобразователей и пьезотрансформаторов. Пьезоэлектриком в П. р. служит кристалл кварца или пьезокерамика с малыми потерями. Кварцевые резонаторы применяются в качестве резонансных контуров генераторов электрнч. В Ч-колебаний. Высокая добротность (10* — IO6) иварцевого резонатора определяет малый уход частоты генератора от её номинального значения [(10~3 — Ю~6)%] при изменении окружающей темп-ры, давления и влажности. Разработаны микроминиатюрные кварцевые резонаторы на частоты колебаний 30 кГц — 8,4 МГц, нашедшие применение в электронных часах, системах электронного зажигания двигателей внутр. сгорания и др. П. р. на основе кварца используются в акустоэлентронных устройствах фильтрации и обработки сигналов: монолитных пьезоэлектрич. фильтрах, а также фильтрах и резонаторах на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Осн. достоинство резонаторов на ПАВ — возможность использования в устройствах стабилизации частоты н узкополосной фильтрации в диапазоне частот 100— 1500 МГц. Пьезоэлектрич. фильтры из пьезокерамики, как правило, многозвенные, изготавливают на частоты 1 кГц — 10 МГц. При этом на частотах до 3,5 кГц используют биморфные пьезоэлементы, когда П. р. совершает резонансные колебания изгиба по грани; в
Параметры пьезоэлектрического резонатора
Основные параметры
Ёмкость П. р., заторможенного по отношению к рассматриваемому резонансу Co р
Динамич. ёмкость Ci
Динамич. индуктивность Li
Эквивалентное сопротивление механич, потерь R1
Производные параметры
ЁМКОСТНОе ОТНОшеНИе Г—CoplCi
Механич. добротность
Qm =
(Opi1
Rx
Коэф. качества
Q« 1
(OpClRi
jtC opRi Резонансная частота
/р=-----7=~
2 nV LlCi ч
Частотная постоянна я
Константа динамич, емкости
Cit
А
Гі-
диапазоне 40—200 кГц применяют П. р, с продольным* колебаниями по длине, а на частотах 200—800 кГц--’ П. р. в виде дисков, совершающих радиальные иолеба* ния. На частотах св. 1 МГц используют толщнииые Ko5 лебаиия пьезокерамич. колец. Рассматриваемые фильтры отличаются простотой конструкции, малыми (по сравнению с LC-фильтрамн) габаритами и стабильными рабочими характеристиками (табл.).
Лит.: К 9 д и У., Пьезоэлектричество и его практичеекяе применения, пер. с англ.. М., 1949; Пьезокерамические npeofj. раэователи, под ред. С. И. Пугачева, JI., 1984; Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигна* лов, под ред. Б. Ф. Высоцкого, В. В. Дмитриева, М., 1985.
Ф. Ф. Легуша, С. И. Пугаче*,
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО — обратимая эл.-механич,
связь электрич. поляризации н механич. деформации, наблюдаемая в виде прямого и обратного пьезоэлектрич, эффектов в кристаллич. средах с определ. симметрией, см. Пьезоэлектрики.
