Пьезоэлектрические преобразователи. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Пьезоэлектрические преобразователи - электромеханич. или электроакустический преобразователь, действие к-рого основано на пьезоэлектрич. эффекте (см. Пьезоэлектрики). Основная часть пьезоэлектрических преобразователей состоит из отдельных или объединённых в группы, электрически и механически связанных друг с другом пьезоэле-ментов, т. е. изготовленных из пьезоэлектрика деталей простой геом. формы (стержень, пластинка, диск и т. п.) с нанесёнными на их поверхности электродами. Пьезоэлектрические преобразователи применяются в разл. областях техники (УЗ-технологии и дефектоскопии, гидролокации, радиовещании, виброметрии, акустоэлектронике)в качестве излучателей и приёмников УЗ, элементов гидроакустических антенн, микрофонов и гидрофонов ,пьезоэлектрич. трансформаторов, резонаторов, фильтров и др. Соответственно этому весьма широк диапазон рабочих частот пьезоэлектрических преобразователей - от единиц Гц в сейсмич. исследованиях до ГГц в акустоэлектронике. В зависимости от назначения и диапазона рабочих частот в пьезоэлектрических преобразователях используются разл. пьезоэлектрики. Наиб. широкое распространение в УЗ-технике и гидроакустике получили пьезоэлектрические преобразователи из пьезо-керамики, в акустоэлектронике - пьезоэлектрич. и пьезополупроводниковые монокристаллические пьезоэлектрические преобразователи. Пьезоэлектрические преобразователи - излучатели, вибраторы, пьезорезонаторы - используются в узком диапазоне частот вблизи резонанса их механич. системы, а пьезоэлектрические преобразователи - приёмники - как на резонансе, так и в широком диапазоне частот вне резонанса. В зависимости от диапазона частот, назначения и условий работы применяются пьезоэлектрические преобразователи разл. типов. В области высоких частот (> 100 кГц) преимущественно используют пьезоэлектрические преобразователи в виде оболочек и пластин, совершающих колебания по толщине, на частотах выше 10 МГц и в диапазоне ГГц - специальные пьезоэлектрические преобразователи в виде тонких пластин или плёнок из пьезо-полупроводников, при резонансных рабочих частотах 40-100 кГц - стержни, совершающие продольные колебания. В качестве излучателей и приёмников звука часто применяют пьезоэлектрические преобразователи в виде пьезокерамич. цилиндров с использованием поперечного и продольного пьезоэффекта. В области частот ниже 5-10 кГц используют пьезоэлектрические преобразователи в виде биморфных пластин, совершающих поперечные изгибные или крутильные колебания. Свойства таких пьезоэлектрических преобразователей существенно зависят от условий закрепления пластин. Пьезоэлектрические преобразователи в виде полых пьезокерамич. сфер применяются как широкополосные, ненаправленные гидрофоны. Используются также т. н. пьезокомпозиты и пьезополимеры (гл. обр. для приёмников звука).

Расчёт пьезоэлектрических преобразователей имеет целью установить связь между величинами электрическими (напряжение на электродах U, ток через преобразователь I) и механическими (приложенная к механич. системе сила F, смещение x или колебат. скорость u_m). При расчётах пьезоэлектрических преобразователей может быть замещён оптикомеханической схемой, эквивалентной ему с точки зрения расчёта соотношения между электрич. и механич. (акустич.) величинами.

Кпд пьезоэлектрического преобразователя существенно зависит от величины сопротивления нагрузки r_н, на к-рую работает излучающий преобразователь, и от величин механического r_м и электрического R сопротивлений преобразователя. Кпд пьезоэлектрического преобразователя может достигать 40-70%. Макс. мощность, к-рую может развивать пьезоэлектрический преобразователь, ограничивается величинами допустимых напряжённостей электрического поля и механических динамических напряжений в пьезоэлектрическом преобразователе, а также его разогревом.

Литература по пьезоэлектрическим преобразователям

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.