Rez@ee
12th August 2012, 06:36 PM
برخی از مواد میتواننددر اثرالمانهای مکانیکی(مانند نیرو -کشش -تراکم وپیچش)قطبیده شده وباتولیدبار الکتریکی روی سطح خود ولتاژهای الکتریکی ایجاد کنند.در حقیقت این مواد میتوانند المانهای مکانیکی را تبدیل به کمیتهای الکتریکی قابل اندازه گیری کنند.این مواد برعکس نیز عمل کرده ودر اثر اعمال میدان الکتریکی .ناهمگونی های ریزی در شکل واندازه آنها(به شکل تراکم -انبساط و پیچش )ایجاد میشود یعنی اصطلاحا تحت کرنش قرار می گیرند.به این پدبده اثر پیزو الکتریک می گویند.مثلا" اگر بلورهايي مانند کوارتز و يا تورمالين را از دو طرف بکشيم و يا فشار دهيم در جهت عمود بر فشار يا کشش داراي بار الکتريکي مخالف يکديگر مي شوند اگر جهت اين فشار يا کشش را عوض کنيم نوع بار الکتريکي تغيير مي کند.
لغت پیزوالکتریک یعنی الکتریسیته‌ی ناشی از فشار که از لغت یونانی به معنای فشردن گرفته شده
اثر پیزوالکتریک در کریستالها(بلورها)-برخی از سرامیکها و اجسام زیستی مانند استخوان . DNA.وپروتئینها روی میدهد.
شرط ضروري براي پيزوالکتريک بودن يک کريستال، عدم وجود تقارن مرکزي در ساختار کريستالي است.
ترکيبات سرب-زيرکنات-تيتانات PZT با ساختار پروسکايت، ZnO و کوارتز مثالهايي از مواد پيزوالکتريک هستند.
هنگامی که به بدن شما فشاری وارد میشود این فشار باعث تولید پالس الکتریکی و انتقال آن به مغز میشود.بنابراین شما آن را احساس میکنید.دراستخوانها نیز این پدیده مشاهده میشود.چون استخوانهاDNA,ودیگر مواد بیولوژیکالی ذاتا توانایی اندوختن بارهای الکتریکی را دارایند.مار ماهی نیز میتواندبا ایجاد فشار بربدن خویش باعث تولید الکتریسیته ای شود که ولتاژ بالای آن بسیار خطرناک است.
درپیزو الکتریک انرژی ها به هم تبدیل میشوند به همین خاطر میتوانیم از آن به عنوان سنسور (حسگر )بسیار حساس استفاده کنیم.این ویژگی به آنها اجازه میدهد به عنوان حسگرهای مکانیکی عمل کنند. به این علت که آنها در پاسخ به فشار مکانیکی جریان الکتریکی تولید می‌کنند. بنابراین انواع مختلفی از سنسورها به کمک این ویژگی ساخته شده اند که به عنوان نمونه به برخی از آنها اشاره میکنم:
حسگر ژیروسکوپ پیزوالکتریک.ازاین حسگردر تشخیص حرکات دست هنگام فیلمبرداری وعکس برداری توسط دوربین وسنجش سرعت زاویه ای و حرکات دورانی در هواپیماهای مدل و انواع سیستمهای متحرک استفاده میشود.
حسگر شتاب سنج پیزوالکتریک.این حسگر می تواند پارمترهای مکانیکی مانند شتاب -نوسان ولرزش را ثبت کند.حتما شتاب سنج به کار رفته در موبایل را که باعث چرخش صفحه هنگام چرخش موبایل میشود را دیده اید.
حسگر های صوتی پیزوالکتریک.از مواد پیزو الکتریک برای تولید و آشکارسازی امواج صوتی در هوا (در بلندگوها ، میکروفون ها) یا در آب استفاده می شود. در سونارها ، ماهی یابها و عمق یابها از تأخیر زمانی بین تولید تپ صوتی در دریافت علامت باز تابیده برای اندازه گیری فاصله تا جسم استفاده می کنند.این روش همچنین با استفاده از امواج فراصوتی با بسامدهای زیاد بیشتر از 20KHz در تصویرگیری پزشکی و بررسی غیر تخریبی مواد در تشخیص شکستگی های و نقصهای داخلی نیز بکار می رود.(در این سنسورها تراکم وانبساطهای موج صوتی تبدیل به کمیت الکتریکی میشود)
درتولیدولتاژبالا برای ایجاد جرقه (جرقه زن )نیز از موادپیزوالکتریک استفاده میشود.فندک های الکتریکی از پدیده پیزوالکتریک برای روشن کردن سیگار بهره (!)میگیرند.وقتی که دکمه فندک الکتریکی را فشار میدهید,چکش فنری ضربه ای ناگهانی به ماده ای پیزوالکتریکی تعبیه شده در فندک زده ویک ولتاژ بالایی تولید میکنددرنتیجه گاز را مشتعل مینماید.
http://www.axgig.com/images/08286014075747353434.jpg
به علت حساسیت بسیار بالا ازمواد پیزوالکتریک در ساخت میکروبالانس ها(ترازوهای بسیار دقیق)کمک می گیرند.در این ترازوها فشار ناشی از سنگینی وزنه باعث تراکم یک قطعه پیزوالکتریک میشود.
یکی از پرکاربردترین مواد پیزوالکتریک کریستال کوارتز است.هنگامی که ولتاژی به بلور کریستال اعمال میشود بلور کوارتز شروع به نوسان با فرکانس ثابت میکند که این فرکانس اساس تنظیم عقربه ثانیه شمار ساعت است.در حقیقت ولتاز باطری ساعت توسط بلور کوارتزبه نوسان (المان مکانیکی)تبدیل می شود.بسیاری از وسایل دقت وظرافت خود را مدیون بلور کوارتز هستند.
با اعمال ولتاژ متناوب به بعضی بلورها آن بلور به صورت متناوب نوسان میکندکه از این خاصیت در تولید صوت یا ماوراصوت استفاده میشود.
فیزیک اما ساده
لغت پیزوالکتریک یعنی الکتریسیته‌ی ناشی از فشار که از لغت یونانی به معنای فشردن گرفته شده
اثر پیزوالکتریک در کریستالها(بلورها)-برخی از سرامیکها و اجسام زیستی مانند استخوان . DNA.وپروتئینها روی میدهد.
شرط ضروري براي پيزوالکتريک بودن يک کريستال، عدم وجود تقارن مرکزي در ساختار کريستالي است.
ترکيبات سرب-زيرکنات-تيتانات PZT با ساختار پروسکايت، ZnO و کوارتز مثالهايي از مواد پيزوالکتريک هستند.
هنگامی که به بدن شما فشاری وارد میشود این فشار باعث تولید پالس الکتریکی و انتقال آن به مغز میشود.بنابراین شما آن را احساس میکنید.دراستخوانها نیز این پدیده مشاهده میشود.چون استخوانهاDNA,ودیگر مواد بیولوژیکالی ذاتا توانایی اندوختن بارهای الکتریکی را دارایند.مار ماهی نیز میتواندبا ایجاد فشار بربدن خویش باعث تولید الکتریسیته ای شود که ولتاژ بالای آن بسیار خطرناک است.
درپیزو الکتریک انرژی ها به هم تبدیل میشوند به همین خاطر میتوانیم از آن به عنوان سنسور (حسگر )بسیار حساس استفاده کنیم.این ویژگی به آنها اجازه میدهد به عنوان حسگرهای مکانیکی عمل کنند. به این علت که آنها در پاسخ به فشار مکانیکی جریان الکتریکی تولید می‌کنند. بنابراین انواع مختلفی از سنسورها به کمک این ویژگی ساخته شده اند که به عنوان نمونه به برخی از آنها اشاره میکنم:
حسگر ژیروسکوپ پیزوالکتریک.ازاین حسگردر تشخیص حرکات دست هنگام فیلمبرداری وعکس برداری توسط دوربین وسنجش سرعت زاویه ای و حرکات دورانی در هواپیماهای مدل و انواع سیستمهای متحرک استفاده میشود.
حسگر شتاب سنج پیزوالکتریک.این حسگر می تواند پارمترهای مکانیکی مانند شتاب -نوسان ولرزش را ثبت کند.حتما شتاب سنج به کار رفته در موبایل را که باعث چرخش صفحه هنگام چرخش موبایل میشود را دیده اید.
حسگر های صوتی پیزوالکتریک.از مواد پیزو الکتریک برای تولید و آشکارسازی امواج صوتی در هوا (در بلندگوها ، میکروفون ها) یا در آب استفاده می شود. در سونارها ، ماهی یابها و عمق یابها از تأخیر زمانی بین تولید تپ صوتی در دریافت علامت باز تابیده برای اندازه گیری فاصله تا جسم استفاده می کنند.این روش همچنین با استفاده از امواج فراصوتی با بسامدهای زیاد بیشتر از 20KHz در تصویرگیری پزشکی و بررسی غیر تخریبی مواد در تشخیص شکستگی های و نقصهای داخلی نیز بکار می رود.(در این سنسورها تراکم وانبساطهای موج صوتی تبدیل به کمیت الکتریکی میشود)
درتولیدولتاژبالا برای ایجاد جرقه (جرقه زن )نیز از موادپیزوالکتریک استفاده میشود.فندک های الکتریکی از پدیده پیزوالکتریک برای روشن کردن سیگار بهره (!)میگیرند.وقتی که دکمه فندک الکتریکی را فشار میدهید,چکش فنری ضربه ای ناگهانی به ماده ای پیزوالکتریکی تعبیه شده در فندک زده ویک ولتاژ بالایی تولید میکنددرنتیجه گاز را مشتعل مینماید.
http://www.axgig.com/images/08286014075747353434.jpg
به علت حساسیت بسیار بالا ازمواد پیزوالکتریک در ساخت میکروبالانس ها(ترازوهای بسیار دقیق)کمک می گیرند.در این ترازوها فشار ناشی از سنگینی وزنه باعث تراکم یک قطعه پیزوالکتریک میشود.
یکی از پرکاربردترین مواد پیزوالکتریک کریستال کوارتز است.هنگامی که ولتاژی به بلور کریستال اعمال میشود بلور کوارتز شروع به نوسان با فرکانس ثابت میکند که این فرکانس اساس تنظیم عقربه ثانیه شمار ساعت است.در حقیقت ولتاز باطری ساعت توسط بلور کوارتزبه نوسان (المان مکانیکی)تبدیل می شود.بسیاری از وسایل دقت وظرافت خود را مدیون بلور کوارتز هستند.
با اعمال ولتاژ متناوب به بعضی بلورها آن بلور به صورت متناوب نوسان میکندکه از این خاصیت در تولید صوت یا ماوراصوت استفاده میشود.
فیزیک اما ساده