* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

ГЛАВА 9 ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ 9.1. Общие сведения Принцип действия пьезоэлектрических датчиков основан на использовании п р я м о г о или обратного п ь е з о э л е к т р и ч е с к и х эффектов. С у щ н о с т ь прямого пье­ зоэлектрического эффекта з а к л ю ч а е т с я в э л е к т р и ч е с к о й п о л я р и з а ц и и опре¬ деленного класса диэлектриков, называемых пьезоэлектриками (сегнетоэлектр и к а м и , ф е р р о э л е к т р и к а м и ) , при м е х а н и ч е с к о м н а п р я ж е н и и в их м а т е р и а л е . Обратный пьезоэлектрический эффект х а р а к т е р и з у е т с я т е м , что э л е к т р и ч е с к а я п о л я р и з а ц и я в ы з ы в а е т м е х а н и ч е с к о е н а п р я ж е н и е в п ь е з о м а т е р и а л е или изме¬ нение геометрических размеров пьезоэлементов. По д р у г о м у м о ж н о с к а з а т ь , что прямой пьезоэлектрический эффект заклю¬ ч а е т с я в образовании э л е к т р и ч е с к и х з а р я д о в в п ь е з о э л е к т р и ч е с к о м м а т е р и а л е при п р и л о ж е н и и к н е м у м е х а н и ч е с к о й с и л ы , а обратный пьезоэффект — в в о з н и к н о в е н и и к о л е б а н и й при п о д к л ю ч е н и и п ь е з о э л е м е н т а к и с т о ч н и к у электри¬ ческого напряжения. Особенностью п ь е з о э л е к т р и ч е с к о г о эффекта я в л я е т с я знакочувствительность, т.е. и з м е н е н и е з н а к а з а р я д а при переходе от с ж а т и я к р и с т а л л а к растя¬ ж е н и ю и и з м е н е н и е з н а к а д е ф о р м а ц и и при и з м е н е н и и н а п р а в л е н и я поляризу¬ ющего п о л я . Следует различать я в л е н и е пьезоэлектричества и близкое к н е м у я в л е н и е электрострикции. С у щ н о с т ь последнего заключается т а к ж е в поляризации диэ¬ л е к т р и к а под д е й с т в и е м п р и л о ж е н н о й в н е ш н е й с и л ы , о д н а к о при э л е к т р о с т р и к ц и и п о л я р и з а ц и я пропорциональна к в а д р а т у приложенного механическо¬ го н а п р я ж е н и я и н е и з м е н я е т з н а к при и з м е н е н и и з н а к а приложенной силы. Э л е к т р о с т р и к ц и я п р о я в л я е т с я обычно значительно м е н ь ш е , ч е м пьезоэлектри¬ чество, при наличии которого э л е к т р о с т р и к ц и е й м о ж н о пренебречь [18—22]. Р о д с т в е н н ы м э т и м ф и з и ч е с к и м э ф ф е к т а м я в л я е т с я пироэлектричество, с у щ н о с т ь которого з а к л ю ч а е т с я в п о л я р и з а ц и и в с л е д с т в и е н а г р е в а . При конст¬ руировании и использовании пьезоэлектриков с явлением пироэлектричества нельзя н е считаться. Д л я н е к о т о р ы х с о в р е м е н н ы х п ь е з о э л е к т р и ч е с к и х кера¬ м и к , н а п р и м е р , ц и р к о н а т - т и т а н а т а с в и н ц а , п о л я р и з а ц и я в результате измене¬ н и я т е м п е р а т у р ы м о ж е т быть и с т о ч н и к о м з н а ч и т е л ь н ы х п о г р е ш н о с т е й . Анизотропия характеристик пьезокерамических материалов М н о г и е с в о й с т в а к р и с т а л л и ч е с к и х в е щ е с т в я в л я ю т с я в е к т о р н ы м и или тен¬ зорными и различны в разных кристаллографических направлениях. Таковы, например, коэффициент линейного термического расширения, диффузия, теплопроводность, модуль упругости, удельное электрическое сопротивление, в е л и ч и н а п о к а з а т е л е й п р е л о м л е н и я или д и э л е к т р и ч е с к о й п р о н и ц а е м о с т и . Х а -