压电陶瓷的极化原理和测试方法

压电陶瓷材料的＂铁电性＂是压电材料的一个重要性能。对压电陶瓷材料做极化处理,使压电材料有了方向性,也使压电性有一个质的飞跃。文章介绍了有关压电陶瓷材料的极化处理知识和压电陶瓷的常用测量方法,以便压电地震检波器的设计人员在选用压电陶瓷材料时能更方便、更准确。

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石油仪器 P T O E M IS R ME T E R L U N T U N S

21 00年 0 8月

仪器设备

压电陶瓷的极化原理和测试方法杜克相潘中印段亚玲 (东方地球物理公司装备制造事业部摘

陕西西安 )

要：压电陶瓷材料的“电性”压电材料的一个重要性能。对压电陶瓷材料做极化处理，压电材料有了方向铁是使

性，压电性有一个质的飞跃。文章介绍了有关压电陶瓷材料的极化处理知识和压电陶瓷的常用测量方法，也使以便压电地震检波器的设计人员在选用压电陶瓷材料时能更方便、准确。更 关键词：地震检波器；压电陶瓷；极化；试方法测

中图法分类号： N 8 T 34

文献标识码： B

文章编号：10—142 1)403 .2 0493 (00 0 .0 20

O引言压电地震检波器是一种加速度检波器，地震勘探

化方向。极化前后的压电陶瓷材料有着不同的介电常数￡和压电常数 d 。3

中应用很广泛，尤其是海洋压电检波器，近年来得到大量的应用。但是人们对压电陶瓷的知识，以及极化性能了解的并不多。本文介绍的有关压电陶瓷方面的知识，就是为了让地震检波器设计人员掌握和了解压电:

面

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陶瓷的性能，设计压电检波器时能更好地掌握压电在陶瓷材料。

图 1极化前

图 2极化方向

设极化前的介电常数： l=￡2 3。如果沿方￡】 2=￡3向 3压电材料进行极化，两个电极面垂直于极化对另方向。极化后的介电常数： l=￡2 3, E3比￡ 1 2≠s3而值 3 e】得多。】要大 压电陶瓷的压电常数也具有各向异性，不同方沿

目，前压电材料的应用已经渗透到了人们的生活及科学技术领域中的众多方面。压电材料自从发现以来，发展迅速，们已经掌握了压电材料的很多特性。人 对压电材料的认识大致分为三个阶段：人们仅仅认①

识和发现了压电材料的高介电常数；认识了压电材②料的铁电性；人们偶然发现了压电材料的极化性能。③ 但当发现 B TO3型压电材料后， ai新人们对压电材料的认识有了一个质的变化。在研究 B TO压电材料时， ai3

向压电常

数 d的值也是不同的。其中沿方向 3的值最大， d3即 3>>dl d2 3和 3。如果用电流计测量时，只有 d3 3中有电流，它两个方向不产生电流。压电陶其瓷的极化同磁铁的充磁很类似，磁前和充磁后的磁充

有人对 BTO ai3材料施加一个直流偏压后其压电性有所增强。即使撤去电压后，种效果仍然能部分保留这下来。这一发现开始了压电陶瓷材料的新时代。

场强度会发生很大的变化。1 2压电陶瓷的电滞回路 .

压电陶瓷是多晶体，当其温度高于居里温度 T时 e呈立方品格；当其温度在居里温度 T而 c以下时，呈则

1压电陶瓷极化与电滞回路1 1压电陶瓷的极化 .

四方晶格并具有压电性。压电材料在温度 T c时能改变材料内部组织这种现象称为固态相变， e为相变 T称温度，也称居里温度。不同的压电材料，温度也会居里不同。

压电陶瓷材料没极化前自由电子是无序排列的； 极化处理后，极化方向产生剩余极化成为各向异性沿的多晶体，自由电子趋向一致，电性大大增强。如图压 1图 2示，电陶瓷材料可以做成任意形状、、所压任意极

如 B TO的居里温度 T为 10C,b i3 ai 3 c 2￣ P TO的居里

温度是 40 9%。当温度升高到 T时，方晶胞的三个 c立

第一作者简介：杜克相，,9 4年生，男 15工程师，9 8 17年毕业于西北工业大学压力加工专业，现在东方物探西安物探装备分公司从事新型检波器的研发工作。邮编：102 7 0 8

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