BÁO CÁO THỰC TẬP-NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO HẰNG SỐ ĐIỆN MÔI CỦA VẬT LIỆU ÁP ĐIỆN

I- NGUYÊN LÝ 1.Tính chất vật liệu áp điện: Một số vật rắn bị biến dạng bên phát sinh điện tích Hiệu ứng có tính nghịch đảo nghĩa vật liệu nạp điện tích chúng bị biến dạng phương diện học Vật liệu có tính chất gọi vật liệu áp điện Nguyên lí bảo toàn lượng thường biểu hai hướng: hướng học – vào / điện – Nó sở nhiều thiết bị đo gia tốc, lực áp suất Và dùng để tạo nguồn cao nhân thấp Hướng điện-vào/ học-ra áp dụng phận rung dao động bé ( hệ thống âm thanh, tách sóng hướng dịch chuyển bé) Những vật liệu biểu tính áp điện phân chia thành ba nhóm chính: tinh thể tự nhiên Lead Zirconate ( PbZrO3 ) (thạch anh, muối mỏ) tinh thể tổng hợp (Lithium Sulfate; Ammonium dihydrogen phosphote NH4H2PO4 ), gốm phân cực (Barium titanate),… Vì cấu trúc bất đối xứng tự nhiên chúng nên vật liệu tinh thể biểu hiệu ứng dị hướng Vì gốm Senhét phải phân cực cách nhân tạo cách tác dụng điện trường mạnh vào tinh thể (trong lúc nung nóng đến nhiệt độ cao nhiệt độ curie tinh thể ) sau làm lạnh từ từ với điện trường cịn tác dụng Hiệu ứng áp điện sử dụng để tạo nên biến dạng học vật liệu theo nhiều mốt khác nhau, chẳng hạn tạo độ dãn nở chiều dày, chiều ngang, dịch chuyển theo chiều dày dịch chuyển hình dạng định hướng bề mặt Các mốt chuyển động phụ thuộc vào trục tinh thể lẫn vị trí điện cực Các điện cực kim loại dán phẳng tới mặt lựa cọn vật liệu áp điện để dây dẫn mang vào dẫn điện tích Bởi vật liệu áp điện chất cách điện nên điện cực cực tụ điện Biến dạng học sinh điện tích, điện tích lại kết hiệu điện biểu điện cực theo định luật thông thường tụ điện E = / C Hiệu ứng áp điện nhạy với hướng hiệu phân cực sinh biến dạng xảy hướng đối diện Ở ta quan sát dãn nở độ dày theo “mốt” chuyển động – Với kiểu này, miêu tả vật lí hình Các số vật lí ghi hai số Chỉ số thứ biểu diễn hướng hiệu ứng điện Chỉ số thứ hai mô tả hiệu ứng học Hai họ số g d khảo sát Barium titanate số g đắn xác định cách sau: g33= = (1) Như thế, biết g kích thước t, tính lối đơn vị lực tác dụng Giá trị điển hình g=12 (v/m/N/m2) Barium Titanate 50.10-3 quartz Như với quartz, tinh thể dầy 0,1 in phải có độ nhậy 0,88 v/(1b/in2), biểu lối lớn lực tác dụng bé ưu điểm bật thiết bị áp điện Để thiết lập mối quan hệ lực tác dụng điện tích sinh ra: dòng số d định nghĩa d33= = (2) Một cách xác, d33 tính g33 số điện môi tinh thể biết vì: C= g33= g33= Hằng số điện mơi quartz khoảng 4,06.10-11 với barium titanate 1,250.10-11 Do với quartz d11= Bộ biến đổi dịch chuyển bé: Với tính chất nói trên, phần tử áp điện sử dụng làm đo độ dịch chuyển bé Đển khảo sát coi biến đổi cáp nối khuếch đại đơn vị có kháng cao; khuếch đại đóng vai trị đệm khơng có chức khuếch đại Điện dung cáp chủ yếu cáp dài Chỉ riêng biến đổi, áp lực tĩnh Xi tác dụng trì, tăng lên điện tích bị rị chậm qua điện trở rị khuếch đại Vì Rrị lớn cỡ (1011 ) nên độ rò rỉ thấp ta có kết chuẩn dừng Nhưng kháng vào máy đo lối mà nhỏ điện tích bị rị nhanh ngăn trở việc đo độ dịch chuyển tĩnh Ngay trở kháng vào khuếch đại đủ cao không tiếp tục đo độ dịch chuyển tĩnh Một số hệ đo dùng thạch anh chất lượng cao có điện trở tổng cộng 1014 (cả khuếch đại máy đo) cho phép đo độ dịch chuyển tĩnh có hiệu Để đưa nhận định thành sở định lượng, xét hình Điện tích sinh tinh thể tính q = Kqxi Xi ≡ độ lệch, cm Điện tích sinh dịng: Icr = Ta viết : = Kq icr= ic + ir eo = ec = icdt = (icr – ir)dt : = icr – iR = Kq C (D) = Với (4) C ≡ Ccr + Ccable + Capl ; K ≡ độ nhạy ≡ R≡ Rapl (v/m) ≡ thời gian ≡ RC Như ta thấy trạng thái ổn định xi số khơng ; có nghĩa ta không độ dịch chuyển tĩnh Đối với biên độ phẳng khoảng 5% tần số kích thích : 0,952 = 1= Như lớn nhỏ Đáp ứng biến đổi minh họa rõ cách thay đổi đọ dịch chuyển nối vào hình Phương trình vi phân : D + 1)e0 = (K D)xi xi = A Khi (0