毕业论文课题相关文献综述
信息技术的飞速发展并没有带动电源技术的快速发展,电源的能量密度没有明显的提高。压电陶瓷振动发电机是一种持久、清洁、免维护的新型发电装置。压电陶瓷发电技术的研究已得到广泛重视,在无线传感器网络自供电方面具有较广阔的应用前景。
某些材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷的现象，称为压电效应。具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷，它的表面电荷的密度与所受的机械应力成正比。反之，当这类材料在外电场作用下，其内部正负电荷中心移位，又可导致材料发生机械变形，形变的大小与电场强度成正比。1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现，在钛酸钡铁电陶瓷上施加直流高压电场，使其自发极化沿电场方向择优取向,除去电场后仍能保持一定的剩余极化,使它具有压电效应，从此诞生了压电陶瓷。
一、压电陶瓷的基础知识 压电陶瓷发电机利用压电陶瓷的振动来实现机械能向电能的转换,常用的压电换能器有矩形和圆形2种结构,其中,矩形压电换能器发电元件多采用悬臂梁式。研究压电换能器的理论基础是压电参数和压电方程,通过压电参数的匹配和压电方程的计算,能够优化换能器的机械模型,选择合适的压电材料。压电方程是描述晶体的力学量及电学量的相互关系的表达式。
压电方程共有d, g, e, h型4种,其中, d型最为常用。4种压电方程是可以相互转换的。下面主要介绍一下d型压电方程
{S } = [ sE ] { T} [ d ] t { E} . (1)
{D } = [ d ] { T} [εT ] { E} , (2)
式中 { S}为六维应变矢量; { T}为应力矢量; {D }为三维
电位移; { E}为电场强度; [ sE ]为6 6维的常电场估计的伴随矩阵; [ d ]为3 6维压电应变常数矩阵; [εT ]为3 3维常压力估计的介电常数矩阵。 压电陶瓷的应用范围非常广泛，而且与人类的生活密切相关。其应用大致可归纳为以下四方面：
(1)能量转换。压电陶瓷可以将机械能转换为电能，故可用于制造压电打火机、压电点火机、移动X光机电源、炮弹引爆装置等。用压电陶瓷也可以把电能转换为超声振动，用于探寻水下鱼群，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗等。
(2)传感。用压电陶瓷制成的传感器可用来检测微弱的机械振动并将其转换为电信号，可应用于声纳系统、气象探测、遥感遥测、环境保护、家用电器等。
