ỨNG DỤNG CỦA GỐM ÁP ĐIỆN

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA VẬT LÝ
BÀI TIỂU LUẬN:

ỨNG DỤNG CỦA CÁC VẬT LIỆU ÁP ĐIỆN
NHÓM 8:
ĐINH XUÂN DIỄN
VÕ VĂN BÌNH


NỘI DUNG
1. LỊCH SỬ PHÁT MINH HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN
2. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA GỐM ÁP ĐIỆN.
3. CÁC ỨNG DỤNG CỦA GỐM ÁP ĐIỆN:

 MẤY ĐO ĐỘ SÂU
 BIẾN TỬ SIÊU ÂM TRONG Y HỌC
 SONAR DÒ TÌM MỤC TIÊU
 BIẾN TỬ SIÊU ÂM CÔNG SUẤT
4. TỔNG KẾT.


1. LỊCH SỬ PHÁT MINH HIỆU
ỨNG ÁP ĐIỆN.
• Năm 1980 trong khi nghiên cứu các tinh thể
hỏa điện ( pyroelectric), hai anh em Curie là
Jacques và Pierre đã tình cờ phát hiện hiện
tượng sau: trên bề mặt của một số tinh thể hỏa
điện khi có ứng suất tác dụng đã xuất hiện các
điện tích.

• Năm 1881 trên cơ sở nghiên cứu nhiệt
động của hiệu ứng áp điện, trường biến
đổi tác dụng lên bề mặt vật liệu sẽ làm
biến dạng mạng tinh thể.
• Các đặc tính trên của vật liệu này được
gọi là tính áp điện hoặc áp suất điện.


2.1 QUY TRÌNH CHẾ TẠO GỐM ÁP ĐIỆN.


 Loa máy tính được làm từ gốm áp điện.


2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
• Khi ta áp đặt một ứng suất lên bề mặt của
gốm có tính áp điện thì trong mạch sẽ xuất
hiện dòng điện. Và ngược lại khi ta cung cấp
cho nó một dòng điện thì nó sẽ biến đổi cơ
học (phát xung).


3. CÁC ỨNG DỤNG
• 3.1 MÁY DÒ CÁ.
• 3.1.1 Giới thiệu.
•

Dựa vào nguyên lý lan truyền của sóng âm trong

môi trường vật chất đàn hồi. Người ta đã chế tạo ra
các thiết bị dò tìm các đàn cá trong môi trường nước.
Máy dò cá bằng phương pháp siêu âm là một trong
những thiết bị chuyên dùng trong các nghề khai thác
thủy sản để dò tìm các đàn cá trong nước hiện nay.
Máy dò cá hoạt động ở tần số rất lớn trên 20KHz.


3.1.2 CẤU TẠO CHUNG.
• Máy dò siêu âm được lắp trên tàu có sơ đồ
tống quát như hình .



3.1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG


Phân loại máy dò: máy dò đứng, máy dò ngang (Sonar)


3.2 BIẾN TỬ SIÊU ÂM TRONG Y HỌC
3.2.1 Giới thiệu.
• Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật
các thiết bị khám và điều trị có sử dụng biến
tử siêu âm ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Các biến tử siêu âm đóng vai trò rất quan
trọng, chúng thường ở trong các đầu phát và
thu tín hiệu trong máy bị siêu âm chẩn đoán.

3.2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.
• Sơ đồ khối : của một máy siêu âm chẩn đoán
được biểu diễn như sau:



* Nguyên lý hoạt động:
• Các biến tử này hoạt động dựa vào hiệu ứng
áp điện thuận hoặc hiệu ứng áp điện nghịch.
• Khi được kích bằng xung điện với chiều dài và
cường độ có thể điều chỉnh được, xung siêu
âm sẽ lan truyền theo hướng của đầu dò vào
môi trường với một vận tốc xác định bởi đặc
tính môi trường.


• Khoảng thời gian sóng đi và về giúp ta xác
định độ sâu của mặt phẳng phản hồi và được
tính bởi ông thức :
2d
t=
c


3.3 SONAR DÒ TÌM MỤC TIÊU
• 3.3.1 Giới thiệu.
• Sonar là thiết bị dẫn đường và đo cự ly bằng
sóng âm trong nước. Sonar của tàu ngầm dựa
vào đặc tính lan truyền trong nước của sóng
âm, dùng chuyển đổi sóng điện và xử lý thông

tin để thực hiện việc dò tìm mục tiêu trong
nước nước.


Chiến hạm dò tìm mục tiêu ngầm


3.3.2 Đặc điểm.
• Tín hiệu do sonar phát ra là loại tin hiệu xung, cứ cách một
thời gian nhất định (khoảng 1 phần mấy của giây) thì sonar
lại phát ra một tín hiệu xung.
• Trong thiết bị sonar có một máy thu đặc biệt. Có thể nhận
được âm thanh dội lại (phản xạ) của loại âm thanh tần số
cao đó. Người ta dùng âm thanh phản xạ này để xác đinh vị
tri của vật thể ở dưới nước.
• Để thực hiện dò tìm mục tiêu ngầm dưới nước có hai
loại Sonar khác nhau: Sonar chủ động và Sonar thụ động


3.3.3 SONAR THỤ ĐỘNG
• Chỉ nghe âm thanh do tàu bè hay nguồn khác
phát ra.
• Khi tàu đi hoạt động hệ thống được mở 24/24.
Hệ thống này thu âm thanh của chân vịt tàu đối
phương, qua hệ thống phân tích và kinh nghiệm
của thuỷ thủ sonar có thể biết được mục tiêu là
chủng loại tàu nào, hướng đi, và tốc độ của
tàu... như là con mắt của tàu khi lặn.

3.3.4 SONAR CHỦ ĐỘNG
• Dùng tín hiệu âm thanh do máy phát ra lan
truyền trong nước, sau khi gặp mục tiêu phản
xạ trở lại, loại sóng hồi âm này được máy thu
tiếp nhận và xử lý.
• Căn cứ vào tốc độ lan truyền trong nước và
khoảng cách thời gian từ khi phát tín hiệu đến
khi thu nhận được cùng với hướng của sóng âm
phản hồi, người ta xác định ngay được cự ly và
phương vị của mục tiêu.


 Có nhiều cách bố trí hình học các đầu phát và
thu, cho ra cách thức xác định vị đối tượng
khác nhau:
 Nếu phát và thu ở cùng một chỗ, hoạt động
của nó là đơn tĩnh.
 Nếu phát và thu tách biệt, hoạt động của nó là
song tĩnh.
 Nếu có nhiều đầu phát (hoặc nhiều đầu thu) ở
vị trí tách biệt, hoạt động của nó là đa tĩnh.


3.4.BIẾN TỬ SIÊU ÂM CÔNG SUẤT
• 3.4.1: Giới thiệu.
• Các phản ứng hoá học không thể xảy ra trong
điều kiện thường, nhưng sẽ dễ dàng thực hiện
khi có mặt của sóng siêu âm. Một trong những
ứng dụng quan trọng nhất hiện nay của lĩnh
vực siêu âm đó là việc sử dụng siêu âm để

tổng hợp và biến đổi các hợp chất vô cơ, hữu
cơ, làm sạch và diệt khuẩn rất hiệu quả.


3.4.2.Cấu tạo.
• Các thiết bị siêu âm là phức tạp, đa dạng, đắt
tiền, song linh hồn chính của chúng chính là
các biến tử thu phát sóng siêu âm. Phổ biến
hiện nay, các biến tử thu phát siêu âm được
chế tạo chủ yếu từ vật liệu gốm áp điện có tên
thương mại PZT- 4, PZT-8...