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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 压电铁电材料 » 压电陶瓷振子的机械谐振对应于材料中那种微观极化机制的谐振？
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zhzhzhz

金虫 (小有名气)

[求助] 压电陶瓷振子的机械谐振对应于材料中那种微观极化机制的谐振？ 已有5人参与

一般直径20 mm，厚度1 mm的压电陶瓷小圆片径向伸缩振动谐振频率在100多kHz的地方，在介电常数和阻抗谱上都可以看到谐振峰。
教科书上讲电介质材料的极化主要有四种机制：空间电荷极化，偶极子转向极化，离子位移极化和电子云畸变极化。

小生想请教各位前辈老师，压电振子的谐振对应于材料中那种微观极化机制的谐振？

我初步的想法感觉机械谐振与材料中传播的弹性波有关，进而与长声学格波相关。既然是晶格振动，那么就应当属于离子位移极化。
而且，压电陶瓷材料中的偶极子一般有电畴和偶极缺陷，空间电荷也主要是带电的点缺陷和表面的束缚电荷。点缺陷的运动应该不是压电材料机械谐振的来源。而一般阻抗测试时的驱动电场很小（~1 V/mm），不足以使电畴转向。最后，电子云极化的频率很高，觉得也不像。
所以，我窃以为压电谐振对应于材料中离子位移极化，想请各位老师前辈多多指教！
谢谢！
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1楼 2014-02-07 18:26:03
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

samnel

银虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
chemlh: 欢迎积极交流 2014-02-11 09:39:49
两者没有任何关系，压电振子中测到的谐振频率其实对应振子的固有振动频率，而固有振动频率与振子的物体状态如形状、温度、大小，以及振子的属性如密度、质量和构成有关。
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2楼2014-02-10 13:01:20
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d-touch

木虫 (著名写手)
穿越千年: 欢迎来本版交流 2014-02-12 09:32:20
差点被一楼绕进去了，2楼正解
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3楼2014-02-10 16:36:36
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zhzhzhz

金虫 (小有名气)
引用回帖:
5楼: Originally posted by wwwxm at 2014-02-11 12:21:15
2楼的解释是对的，压电阵子的固有频率只和材料本身的参数有关。我有个疑问请教2楼主：阻抗谱中应该测得谐振频率和反谐振频率，那么这个固有频率与测得的那个频率一致呢？

在不考虑损耗的情况下，
对于横振动模式（电场方向垂直于弹性波的传播方向，比如：圆片径向伸缩，长条横向伸缩）固有频率是对应阻抗最小的那个频率，
对于纵振动模式（电场方向平行于弹性波的传播方向，比如：圆片厚度伸缩，柱体纵向伸缩，长方片厚度切变）固有频率是对应阻抗最大的那个频率。
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6楼2014-02-11 21:49:53
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zhzhzhz

金虫 (小有名气)
大家都来讨论讨论啊~
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9楼2014-02-18 19:14:37
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普通回帖

zhzhzhz

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by samnel at 2014-02-10 13:01:20
两者没有任何关系，压电振子中测到的谐振频率其实对应振子的固有振动频率，而固有振动频率与振子的物体状态如形状、温度、大小，以及振子的属性如密度、质量和构成有关。

宏观的机械振动在微观上应该有对应吧？比如晶胞大小的变化
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4楼2014-02-11 09:23:57
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wwwxm

铜虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

穿越千年: 欢迎来本版交流 2014-02-12 09:32:25
2楼的解释是对的，压电阵子的固有频率只和材料本身的参数有关。我有个疑问请教2楼主：阻抗谱中应该测得谐振频率和反谐振频率，那么这个固有频率与测得的那个频率一致呢？
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5楼2014-02-11 12:21:15
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zhzhzhz

金虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by d-touch at 2014-02-10 16:36:36
差点被一楼绕进去了，2楼正解

可否详细讨论下？谢谢！
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7楼2014-02-12 03:18:15
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d-touch

木虫 (著名写手)
穿越千年: 欢迎来本版交流 2014-02-12 09:32:43
引用回帖:
7楼: Originally posted by zhzhzhz at 2014-02-12 03:18:15
可否详细讨论下？谢谢！...

不好意思，当年固体物理就学得很感性，而且我看到压电体振动理论都是基于宏观推导的……不过压电体也属于是弹性体，虽然其振动和一般弹性体相比只是多了应变能和电磁能的耦合，但是其振动围观机制应该和普通弹性体同样处理。
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8楼2014-02-12 09:25:52
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带_头_大_哥

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

mjx150: 欢迎交流 2014-02-22 21:54:11
首先，压电陶瓷的谐振频率只与材料本身还有其尺寸有关系。第二，压电陶瓷之所以有压电效应，是因为在其居里温度以下，压电陶瓷的正负电荷位置发生偏移，当发生外在形变时，会产生自发极化现象。第三，压电陶瓷测量的谐振频率只是非常接近实际谐振频率，也就是fs和fm，这两个数值只有在内阻忽略不计的时候才能相等。
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10楼2014-02-21 15:04:22
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