压电效应论文
《基于压电效应的宽带振动能量采集系统和无铅纳米发电机的研究》范文
《基于压电效应的宽带振动能量采集系统和无铅纳米发电机的研究》篇一基于压电效应的宽带振动能量采集系统与无铅纳米发电机的研究一、引言随着物联网、可穿戴设备及无线传感网络的快速发展，能源问题已成为制约其进一步应用的关键因素。
传统电源受限于寿命、重量及更换成本等因素，无法满足这些设备的长期运行需求。
因此，研究开发一种能够从环境中直接获取能量的技术显得尤为重要。
其中，基于压电效应的振动能量采集技术以其高效、环保的特点受到了广泛关注。
本文将重点探讨基于压电效应的宽带振动能量采集系统以及无铅纳米发电机的研究进展。
二、压电效应与宽带振动能量采集系统压电效应是指某些晶体在受到外力作用时，其内部正负电荷中心发生相对位移，从而产生电极化现象，同时产生电压或电荷的现象。
利用这一原理，我们可以将机械能转化为电能，从而实现振动能量的采集。
在宽带振动能量采集系统中，关键技术在于如何提高系统的响应带宽和能量转换效率。
首先，系统通过高灵敏度的传感器捕捉到振动信号，然后通过压电材料将振动能转化为电能。
为了提高响应带宽和能量转换效率，研究者们不断优化压电材料的性能，并采用先进的信号处理技术。
此外，通过合理的结构设计，可以实现对多种频率、振幅的振动能量的有效采集。
三、无铅纳米发电机的研究随着环保意识的提高，无铅压电材料成为了研究热点。
无铅纳米发电机就是利用无铅压电纳米材料实现振动能量采集的装置。
相比传统的含铅压电材料，无铅压电材料具有更好的环境友好性和生物相容性。
此外，纳米材料的特殊性质使得其在能量转换过程中具有更高的效率。
在无铅纳米发电机的研发中，研究者们主要关注以下几个方面：一是寻找具有优异压电性能的无铅纳米材料；二是优化纳米材料的制备工艺，以提高其稳定性和可靠性；三是通过设计合理的纳米结构，提高其对不同频率、振幅的振动能量的响应能力。
同时，还需要解决纳米材料在实际应用中可能出现的接触电阻、电荷泄漏等问题。
四、研究展望未来，基于压电效应的宽带振动能量采集系统和无铅纳米发电机的研究将朝着以下几个方向发展：1. 材料研究：寻找具有更高压电性能、更低成本的无铅压电材料将成为研究的重要方向。
《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文
《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》篇一一、引言随着新能源汽车与智能化驾驶技术的不断发展，车辆的节能与高效利用能源问题成为重要的研究方向。
在汽车工程中，悬架系统作为车辆行驶过程中的重要组成部分，其能量消耗不容忽视。
因此，研究基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换技术，旨在将悬架系统中的振动能量转化为可利用的电能，具有显著的现实意义和应用价值。
二、压电效应与馈能式悬架压电效应是指某些电介质在受到一定方向外力作用时，其内部产生极化现象，从而导致两端表面出现符号相反的束缚电荷。
利用这一原理，我们可以将汽车悬架系统中的振动能量转化为电能。
馈能式悬架是一种新型的悬架系统，它通过将压电材料应用于悬架结构中，实现了振动能量的收集与利用。
三、馈能式悬架的机电能量转换原理馈能式悬架的机电能量转换主要依赖于压电材料的正压电效应。
当汽车行驶过程中，悬架系统产生振动时，压电材料受到周期性应力作用，从而在材料内部产生电荷。
这些电荷通过电路连接，最终转化为可利用的电能。
此外，通过优化电路设计、提高压电材料的性能以及改进悬架结构等方式，可以有效提高机电能量转换的效率。
四、机电能量转换技术研究针对馈能式悬架的机电能量转换技术，研究主要围绕以下几个方面展开：1. 压电材料研究：探索具有高灵敏度、高能量密度的压电材料，以提高机电能量转换的效率。
2. 电路设计优化：通过优化电路参数、降低内阻等方式，提高电能输出的质量和效率。
3. 悬架结构改进：针对不同车型和驾驶需求，设计合理的悬架结构，以实现更好的振动能量收集效果。
4. 能量管理策略：研究如何有效地储存、管理和利用收集到的电能，以实现能量的高效利用。
五、实验研究与结果分析为了验证基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换技术的可行性，我们进行了实验研究。
通过在实车上进行测试，我们发现：1. 馈能式悬架能够有效将振动能量转化为电能，且输出电能随振动强度的增加而增加。
2. 通过优化压电材料和电路设计，可以有效提高机电能量转换的效率。
压电效应对储能技术的发展的影响研究
压电效应对储能技术的发展的影响研究储能技术近年来受到越来越多的关注，它对能源的存储和利用起着至关重要的作用。
然而，传统的储能技术存在很多问题，包括低效率、高成本和环境污染等。
在这个背景下，压电效应被广泛地用于研究和应用，以促进储能技术的发展和创新。
压电效应是指当某些物质在受到外力作用时，会产生电荷分离现象。
这意味着压电材料可以将机械能转化为电能，并存储下来。
相比于传统的储能技术，压电效应具有许多优势。
首先，压电材料可以实现高效的能量转换，能够将机械能转化为电能的效率往往非常高。
其次，压电材料具有较长的寿命和较低的维护成本，这使得它们在储能应用中具有较高的可靠性和可持续性。
此外，压电材料还可以快速响应外界力的变化，从而实现快速充放电的需求。
因此，压电效应在储能技术领域被广泛研究和应用。
利用压电效应的储能技术可分为两种主要类型：压电储能和压电发电。
压电储能是指将机械能转化为电能并储存起来，以供后续使用。
这种储能方式被广泛应用于可穿戴电子设备、传感器和无线通信等领域。
例如，将压电材料嵌入可穿戴设备中，可以通过人体运动来产生能量，从而供电设备，实现了无线充电的功能。
而压电发电是指将外界力作用于压电材料上，产生电能的过程。
这种方式被广泛应用于振动、风能和水能等资源的收集和转化。
例如，将压电材料安装在桥梁上，可以通过车辆行驶时产生的振动能量来发电，从而提供照明设备的供电。
压电效应的研究和应用不仅促进了传统储能技术的发展和创新，也为无线充电、可穿戴电子设备和可再生能源等领域提供了新的解决方案。
通过利用压电效应，可以实现能源的高效转换和利用，同时减少对化石能源的依赖和对环境的污染。
因此，压电效应被认为是未来储能技术发展的重要方向之一。
然而，压电效应在储能技术中的应用还面临一些挑战。
首先，目前可用的压电材料仍存在一定的局限性，如性能不稳定、成本较高等问题。
此外，压电效应的转化效率仍然有待提高，这需要通过改进材料的物理和化学特性来实现。
《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文
《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，车辆行驶的舒适性和安全性日益受到关注。
悬架系统作为汽车行驶性能的重要组成部分，其能量转换与利用的研究逐渐成为研究热点。
压电效应作为一种将机械能转换为电能的物理效应，为悬架系统的机电能量转换提供了新的思路。
本文旨在研究基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换，探讨其工作原理、性能特点及潜在应用。
二、压电效应及其在悬架系统中的应用压电效应是指某些电介质在机械应力作用下，发生极化现象，从而产生电势差的现象。
这种效应在悬架系统中具有巨大的应用潜力。
当车辆行驶过程中，悬架系统受到路面不平度的影响，产生机械振动。
通过在悬架系统中安装压电材料，可以利用这种振动能量，实现机电能量转换。
三、馈能式悬架系统工作原理馈能式悬架系统基于压电效应，通过将压电材料应用于悬架系统，将振动能量转换为电能。
当车辆行驶过程中，压电材料受到振动作用，产生电荷，进而形成电流。
这些电流可以存储在电池中，用于为车载电器提供电力。
此外，通过控制电路的设计，可以将部分电能反馈到车辆的动力系统中，提高能源利用效率。
四、机电能量转换性能研究（一）转换效率研究转换效率是评价馈能式悬架系统性能的重要指标。
研究发现在不同振动频率和振幅下，压电材料的转换效率有所不同。
通过优化压电材料的选择和安装位置，可以提高系统的转换效率。
此外，通过改进电路设计，降低能量损耗，也可以提高系统的整体效率。
（二）耐久性与可靠性研究压电材料在长期使用过程中，会受到环境因素和机械应力的影响，导致性能衰减。
因此，研究压电材料的耐久性和可靠性对于保证馈能式悬架系统的长期稳定运行具有重要意义。
通过加速老化试验和实际使用过程中的性能监测，可以评估压电材料的性能衰减情况，为系统维护和更换提供依据。
五、潜在应用与展望基于压电效应的馈能式悬架系统具有诸多优点，如能量回收、提高车辆行驶性能等。
未来，该技术有望在新能源汽车、智能网联等领域得到广泛应用。
《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文
《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车的安全性和舒适性成为了消费者关注的重点。
悬架系统作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到汽车的行驶品质。
近年来，基于压电效应的馈能式悬架系统因其能够同时实现减振和能量回收的双重功能，受到了广泛关注。
本文旨在研究基于压电效应的馈能式悬架系统的机电能量转换过程及其应用。
二、压电效应与馈能式悬架系统压电效应是指某些晶体在受到外力作用时，其内部电荷分布发生变化，从而产生电势差的现象。
利用这一特性，我们可以将压电材料应用于悬架系统中，通过机械振动将电能转化为可利用的能源。
馈能式悬架系统正是在这一原理的基础上，将传统悬架系统的减振功能与能量回收功能相结合，形成了一种新型的、具有良好发展前景的悬架系统。
三、机电能量转换原理基于压电效应的馈能式悬架系统的机电能量转换过程主要包括机械能、电能和热能的相互转换。
当汽车行驶过程中，路面不平引起的振动通过轮胎、悬架系统传递到压电材料上，使压电材料产生形变。
这种形变导致压电材料内部电荷分布发生变化，从而产生电能。
同时，由于内阻的存在，部分电能会转化为热能损失掉。
此外，部分电能还可以通过控制系统进行回收和利用。
四、机电能量转换过程研究在馈能式悬架系统中，机电能量转换过程涉及到多个因素，如压电材料的性能、振动频率、振动幅度等。
首先，压电材料的性能对能量转换效率具有重要影响。
优质的压电材料能够提高能量转换效率，降低能量损失。
其次，振动频率和振动幅度也是影响能量转换的重要因素。
在一定的范围内，振动频率和幅度越大，产生的电能也越多。
然而，当超过一定限度时，可能会导致压电材料损坏或能量回收效率下降。
因此，在实际应用中，需要找到最佳的振动频率和幅度范围，以实现最佳的能量转换效果。
五、应用及前景展望基于压电效应的馈能式悬架系统在汽车工业中具有广泛的应用前景。
首先，它可以有效地提高汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性。
电磁学小论文压电效应
姓名 唐诚 学号 PB09206058压电效应相信大家都熟悉我们身边的打火机以及燃气灶吧，为何只需我们轻轻一按，或者旋动开关便有火焰产生，这些都离不开压电效应。
压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的与形变方向垂直的表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种没有外电场存在时，仅有形变而引起计划的现象称为正压电效应。
当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
FF F -++-F Q逆压电效应：与压电效应相对应的是逆压电效应当在晶体两面上加电场时，晶体会发生机械性变，即伸长或缩短。
其原理主要是由于：因电场作用时电偶极矩会被拉长，压电材料为抵正压电效应逆压电效应抗变化，会沿电场方向伸长。
背景：压电效应是材料中一种机械能与电能互换的现象，此现象最早是1880年由皮埃尔·居里(Pierre Curie)和雅克·居里（Jacques Curie）兄弟发现。
1880年前在杰克斯的实验室发现了压电性。
起先，皮尔致力于焦电现象（pyroelectriceffect，注二）与晶体对称性关系的研究，后来兄弟俩却发现，在某一类晶体中施以压力会有电性产生。
他们又系统的研究了施压方向与电场强度间的关系，及预测某类晶体具有压电效应。
经他们实验而发现，具有压电性的材料有：闪锌矿（zincblende）、钠氯酸盐（sodiumchlorate）、电气石（tourmaline）、石英（quartz）、酒石酸（tartaricacid）、蔗糖（canesuger）、方硼石（boracite）、异极矿（calamine）、黄晶（topaz）及若歇尔盐（Rochellesalt）。
这些晶体都具有非晶方性（anisotropic）结构，晶方性（isotropic）材料是不会产生压电性的。
而压电现象理论最早是李普曼（Lippmann）在研究热力学原理时就已发现，后来在同一年，居里兄弟做实验证明了这个理论，且建立了压电性与晶体结构的关系。
基于压电效应的风力发电方法研究
摘要随着能源紧缺与环境污染等问题的日益加剧，寻求一种更为清洁、高效、廉价的供能方式已成为各国政府所关注的重要问题。
压电材料在受压的状态下便会在其两端产生电位差，即可以实现机械能与电能的转化。
利用压电材料设计的环境能量采集装置具备成本低廉、结构简单、无电磁干扰等优点。
近年来，压电发电技术已成为环境能量采集与应用领域的研究热点。
论文首先广泛调研了国内外学者对于压电发电技术的研究现状，接着在分析压电发电的理论基础上研究了压力发电片形状对其固有频率以及产生电能大小的影响，并设计出一种可以利用风能来驱动多片压电片振动发电的装置，提出构造压力发电组件的方法来解决单体压电片发电量过小的难题，并根据该装置的发电特点制作出相应的实验装置以及能量收集与转换电路，对压电片以及装置的整体发电性能进行实验，进行的实验项目包括：压电片弯曲方向与弯曲曲率对发电量影响测试、压电片连接方式测试、压力发电组件数目以及组件所含压电片数目对发电性能的影响测试、装置在不同叶轮转速时的发电性能测试以及装置的整体发电效果实验。
最后，运用ANSYS软件对压力发电组件进行模态分析。
论文所设计的基于压电效应的风力发电装置能通过风能驱动叶轮旋转，利用叶轮的旋转扭力迫使压力发电片产生振动，将压电片振动输出的电能通过整流电路、储能电容以及DC-DC转换后供小功率负载使用。
装置中压力发电组件的构造能有效解决单体压电片发电量过小的难题，通过对组件的模态分析可寻求组件的最佳工作环境。
另外，针对不同形状压电片输出能力的研究为压力发电片的形状优化提供了理论依据。
论文所研究的内容可为此类发电装置的设计优化提供参考，同时也为压电环境能量采集技术提供了新思路。
关键词：压电发电；振动；能量采集；固有频率IABSTRACTWith the problems of the lacking of energy and the polluting environment becoming increasingly outstanding, seeking a kind of cleaner, efficient and cheaper energy-provision way has become an important problem deeply concerned by many governments. Piezoelectric material can generate electric charge in pressured state, that is, it can realize the mutual conversion of mechanical energy and electric energy.The environmental energy collecting device based on piezoelectric material with the advantages of low cost, simple structure and no electromagnetic interference. In recent years, the technology of piezoelectric power generation has become a research hotspot in environmental collection and application.Firstly this paper widely surveyed the research status of piezoelectric power generation technology by domestic and foreign scholars, then analyzed the theoretical basis of piezoelectric power generation and researched the effects of shape on natural frequency and energy output of piezoelectric patches.In the next chapter designed a generating device which can use wind energy to drive multiple piezoelectric patches vibration ,in order to solve the problem of low current generated by single piezoelectric patch a method of constructing the component of piezoelectric power generation was presented. According to the electricity characteristics of the device paper manufactured it experimental device and energy collection and conversion circuit, then experiment on piezoelectric patch’s generating capacity and the overall effect of the device. Experimental items include: piezoelectric patch’s bending direction and bending curvature effect on output test, piezoelectric patch’s connection mode test, the number of piezoelectric components and the number of piezoelectric patches effect on output test, impeller speed effect on the device’s output test and the overall effect of the device. Finally, paper made mode analysis of piezoelectric component by using ANSYS software.The wind power generating device based on the piezoelectric effect designed by this paper can drive the impeller revolving by wind energy, then utilize the torque force of the revolve impeller to vibrate piezoelectric patches, finally the energy generated from piezoelectric patches were supplied for the load after rectifying, store and DC-DC convert . The construction of piezoelectric component can effectively solve the problem of low currentIIgenerated by single piezoelectric patch, through the modal analysis of piezoelectric components can seek the best working environment for it. Moreover, for the study of the effects of shape on piezoelectric patch’s energy output provide theoretical basis for it shape design. This paper provides a reference for the design of such device and new methods for environmental energy collection technology.Key Words：piezoelectric power-generation；vibration；energy collection；natural frequencyIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章 绪论1.1 前言 (1)1.2 研究背景及意义 (1)1.3 压电发电技术国内外研究现状 (2)1.3.1 新型能量采集设备 (2)1.3.2 压电能量转换效率 (4)1.3.3 能量储存与转换电路 (5)1.4 本文主要研究内容 (7)第二章 压电发电理论基础2.1 压电效应 (9)2.2 压电材料及其性能参数 (9)2.3 压电方程 (11)2.4 压电振子 (12)2.4.1压电振子支撑方式 (13)2.4.2 压电振子连接方式 (13)2.5 本章小结 (14)第三章 不同形状压力发电片能量转换分析3.1 压力发电片机电耦合模式 (15)3.2 压力发电装置基本模型 (15)3.3 不同形状压力发电片能量转换研究 (16)3.3.1 矩形压电片性能分析 (17)3.3.2 三角形压电片性能分析 (18)3.3.3 梯形压电片性能分析 (20)3.4 本章小结 (22)第四章 基于压电效应的风力发电机4.1 基于压电效应的风力发电机结构设计 (24)4.2 能量收集与转换电路设计 (26)4.3 基于压电效应的风力发电机实验研究 (27)4.3.1 实验平台设计与搭建 (27)4.3.2 压电片发电性能测试 (29)4.3.3 装置的整体发电性能测试 (31)4.4 本章小结 (32)第五章 压力发电组件有限元建模分析5.1 压力发电组件有限元建模 (34)5.1.1 定义单元类型及材料参数 (34)5.1.2 几何建模 (34)5.1.3 网格划分 (34)5.1.4 加载边界条件并求解 (35)5.2 模态分析 (35)5.3 本章小结 (39)总结与展望 (40)参考文献 (42)致 谢 (46)附录A（攻读硕士学位期间所发表的学术论文及获得成果） (47)第一章绪论第一章 绪论1.1 前言自法国P. Curie和J. Curie于1880年在石英晶体上发现压电效应[1]以来，压电技术经过长期的发展，目前已在生活家居、医疗、工业、军事等领域得到广泛应用[2-4]。
《2024年基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文
《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，对汽车的安全性和舒适性要求越来越高。
其中，汽车悬架系统作为车辆的重要组成部分，对提高车辆性能具有显著作用。
传统的悬架系统多以被动或半主动方式工作，而随着科技的发展，馈能式悬架系统逐渐成为研究的热点。
本文将重点研究基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换技术，探讨其工作原理、性能特点及潜在应用。
二、压电效应及其在馈能式悬架中的应用压电效应是指某些晶体在受到压力作用时，其内部正负电荷中心发生相对位移，从而产生电势差的现象。
基于这一原理，压电材料被广泛应用于传感器、换能器等领域。
在馈能式悬架中，压电材料被用于将机械能转换为电能，从而实现能量的回收与利用。
在汽车行驶过程中，路面不平、车辆振动等会产生大量的机械能。
传统的悬架系统无法有效利用这些能量，而馈能式悬架则可以通过压电材料将这些机械能转换为电能。
这种能量回收方式不仅可以提高车辆的能源利用率，还可以降低车辆振动，提高乘坐舒适性。
三、基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换原理基于压电效应的馈能式悬架系统主要由压电材料、能量转换电路和控制系统等部分组成。
当车辆在行驶过程中产生振动时，压电材料受到应力作用，产生电势差。
通过能量转换电路将这一电势差转换为电能，并储存起来供其他设备使用。
同时，控制系统根据车辆行驶状态和路面状况，实时调整悬架系统的阻尼和刚度，以实现最优的能量回收和减振效果。
四、性能特点及实验分析基于压电效应的馈能式悬架具有以下优点：一是能够有效地将机械能转换为电能，实现能量的回收与利用；二是通过实时调整悬架系统的阻尼和刚度，提高乘坐舒适性和行驶安全性；三是结构简单、成本低廉，易于实现量产。
为了验证其性能特点，我们进行了大量的实验研究。
实验结果表明，基于压电效应的馈能式悬架系统在回收能量和提高乘坐舒适性方面均表现出优异性能。
此外，该系统还具有较高的可靠性，能够适应不同的路况和驾驶需求。
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中南大学材料科学与工程学院课程设计论文题目：压电效应简析专业：材料加工班级：1010******学号：********** 指导教师：***二○一二年十一月压电效应简析一、压电效应（piezoelectric effect）概述1.1 压电效应的定义某些电介质，当沿着一定方向对其施力使它变形，其内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，我们把这种现象称为压电效应。
1.2 压电效应分类压电效应分为正压电效应和负压电效应。
正压电效应：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
通过此过程把机械能转化成电能的现象，称为正压电效应负压电效应：当在电介质极化方向施加电场，引起晶体机械变形的现象，称为负压电效应。
它是压电效应的逆效应。
其产生的原因是，压电晶体中的晶格在电场力的作用下产生较强的内应力而导致变形。
压电晶体在交变电场的作用下，其内应力和形变都会发生周期性变化，从而产生机械振动。
也称为电致伸缩效应。
1.3 压电效应的特性与作用：由压电效应原理可知，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
因此，压电材料可实现机械能—电能量的相互转换。
1.4 压电效应的历史和发展压电效应是1880年由法国著名物理学家，放射学先去皮埃尔•居里先生和雅克•保罗•居里发现的。
他们发现某些晶体特别是石英等受到挤压或者拉伸力的作用后，会在相对的两个平面上产生异号电荷，且密度与电压成正比。
一旦电荷出现，放点过程的发光便相伴而生。
由此可知，当石英晶质体绵延几公里的时候，震前上百巴的应力变化足以造成百万伏的触发电压，低空的放点发光便在情理之中。
经过一百多年的研究，人们发现压电效应有两种，机械能转变为电能是正效应，相反为逆效应，而且有20多种晶体均含有压电效应。
人工已经合成了大量的性能更佳的压电陶瓷材料，不仅发现压电材料在机械能，电能，热能，光能之间有相互转换的良好关系，还发现人体组织，毛发和骨骼都有生物压电效应。
我们日常使用的打火机，音响，手机，电子表等等都使用了压电材料。
目前这种材料制成的产品已广布于各个领域。
二、压电晶体2.1 什么是压电晶体：有一类十分有趣的晶体，当你对它挤压或拉伸时，它的两端就会产生不同的电荷。
这种效应被称为压电效应。
能产生压电效应的晶体就叫压电晶体。
水晶（α-石英）是一种有名的压电晶体。
具有压电效应的晶体不具有压电效应的晶体2.2 晶体有无压电效应的判断：晶体不受外力作用时，晶体的正负电荷中心相重合，单位体积中的电矩（极化强度）等于零，晶体对外不呈现极性，而在外力作用下晶体变形时，正负电荷的中心发生分离，此时单位体积中的电矩不再为零，晶体表现出极性；另外一些晶体由于具有中心对称的结构，无论外力如何作用，晶体正负电荷的中心总是重合在一起，因此这些晶体不会出现压电效应。
2.3 压电晶体的功能：(1)压电效应：当外力加于晶体上时，晶体发生形变，导致在受力的两个晶面上出现等量异号的电荷。
压力产生的极化电荷与拉力产生的极化电荷的方向相反，如图7－64 所示。
极化电荷的多少与外力引起的形变程度有关。
压电效应产生的原因是，在外力作用的方向上，由于晶体发生形变造成晶格间距的变化，使得晶粒的正负电荷中心发生分离，从而产生极化现象。
(2)电致伸缩效应：压电晶体在电场力的作用下发生形变的现象，叫做电致伸缩效应。
它是压电效应的逆效应。
其产生的原因是，压电晶体中的晶格在电场力的作用下产生较强的内应力而导致变形。
压电晶体在交变电场的作用下，其内应力和形变都会发生周期性变化，从而产生机械振动。
(3)热电效应：某些压电晶体通过温度的变化可以改变极化状态，从而在某些相对应的表面上产生极化电荷，这种现象叫做热释电效应。
反之，这种晶体在外电场作用下，其温度会发生显著变化，这种现象叫做电生热效应。
热释电效应的发生源于晶体的各向异性，是由于晶体在不同方向上的线膨胀系数不同而引起的。
2.4 常见压电晶体材料：闪锌矿（zincblende）、钠氯酸盐（sodiumchlorate）、电气石（tourmaline）、石英（quartz）、酒石酸（tartaricacid）、蔗糖（canesuger）、方硼石（boracite）、异极矿（calamine）、黄晶（topaz）及若歇尔盐（Rochellesalt）。
这些晶体都具有非晶方性（anisotropic）结构，晶方性（isotropic）材料是不会产生压电性的。
2.5 压电晶体的常见应用：（1）压电陶瓷：压电陶瓷是功能陶瓷中应用极广的一种。
日常生活中很多人使用的“电子打火机”和煤气灶上的电子点火器，就是压电陶瓷的一种应用。
点火器就是利用压电陶瓷的压电特性，向其上施加力，使之产生十几kV的高电压，从而产生火花放电，达到点火的目的。
压电陶瓷实际上是一种经过极化处理的、具有压电效应的铁电陶瓷。
它是能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。
它是在1946年当有人证实了钛酸钡陶瓷有铁电性之后开始问世的：差不多十年之后，贾菲（Jaffe）等又发现PbTi03-PbZrO2系（即所谓PZT系）及后来又发现的mPZT为基的三元系压电陶瓷和铌酸盐系压电陶瓷。
使压电陶瓷的性能和可应用性有了极大的提高。
特别是三元系压电陶瓷的出现，使压电陶瓷在选择一定耦合系数、温度特性方面有了较大的余地，能满足多种电子仪器的要求，从而使压电陶瓷的应用范围大大增加了。
例如陶瓷滤波器和陶瓷鉴频器，电声换能器，水声换能器，声表的波器件，电光器件，红外探测器件和压电陀螺等，都是压电陶瓷在现代电子技术中的应用。
（2）压电性特异的多元单晶压电体：传统的压电陶瓷较其它类型的压电材料压电效应要强，从而得到了广泛应用。
但作为大应边，高能换能材料，传统压电陶瓷的压电效应仍不能满足要求。
于是近几年来，人们为了研究出具有更优异压电性的新压电材料，做了大量工作，现已发现并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3单晶（A=Zn2+,Mg2+）。
这类单晶的d33最高可达2600pc/N(压电陶瓷d33最大为850pc/N),k33可高达0.95（压电陶瓷K33最高达0.8），其应变>1.7%，几乎比压电陶瓷应变高一个数量级。
储能密度高达130J/kg，而压电陶瓷储能密度在10J/kg以内。
铁电压电学者们称这类材料的出现是压电材料发展的又一次飞跃。
现在美国、日本、俄罗斯和中国已开始进行这类材料的生产工艺研究，它的批量生产的成功必将带来压电材料应用的飞速发展。
2.6 压电材料应用举例：压电材料的应用领域可以粗略分为两大类：即振动能和超声振动能-电能换能器应用，包括电声换能器，水声换能器和超声换能器等，以及其它传感器和驱动器应用。
(1)换能器换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应，而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动，利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。
目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点，研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件，如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。
压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用，如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等，随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。
为满足特定要求而开发的各种原型水声器件，采用了不同类型和形状的压电聚合物材料，如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等，以充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点，最后一个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场中，感知声场内的声压，且不致由于其自身存在使被测声场受到扰动。
而聚合物的高弹性则可减小水听器件内的瞬态振荡，从而进一步增强压电聚合物水听器的性能。
压电聚合物换能器在生物医学传感器领域，尤其是超声成像中，获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型性，使其易于应用到许多传感器产品中。
(2)压电驱动器压电驱动器利用逆压电效应，将电能转变为机械能或机械运动，聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础，包括利用横向效应和纵向效应两种方式，基于聚合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显示器件控制、微位移产生系统等。
要使这些创造性设想获得实际应用，还需要进行大量研究。
电子束辐照P（VDF-TrFE）共聚合物使该材料具备了产生大伸缩应变的能力，从而为研制新型聚合物驱动器创造了有利条件。
在潜在国防应用前景的推动下，利用辐照改性共聚物制备全高分子材料水声发射装置的研究，在美国军方的大力支持下正在系统地进行之中。
除此之外，利用辐照改性共聚物的优异特性，研究开发其在医学超声、减振降噪等领域应用，还需要进行大量的探索。
(3)传感器上的应用压电式压力传感器压电式压力传感器是利用压电材料所具有的压电效应所制成的。
压电式压力传感器的基本结构如右图所示。
由于压电材料的电荷量是一定的，所以在连接时要特别注意，避免漏电。
压电式压力传感器的优点是具有自生信号，输出信号大，较高的频率响应，体积小，结构坚固。
其缺点是只能用于动能测量。
需要特殊电缆，在受到突然振动或过大压力时，自我恢复较慢。
压电式加速度传感器压电元件一般由两块压电晶片组成。
在压电晶片的两个表面上镀有电极，并引出引线。
在压电晶片上放置一个质量块，质量块一般采用比较大的金属钨或高比重的合金制成。
然后用一硬弹簧或螺栓，螺帽对质量块预加载荷，整个组件装在一个原基座的金属壳体中。
为了隔离试件的任何应变传送到压电元件上去，避免产生假信号输出，所以一般要加厚基座或选用由刚度较大的材料来制造，壳体和基座的重量差不多占传感器重量的一半。
测量时，将传感器基座与试件刚性地固定在一起。
当传感器受振动力作用时，由于基座和质量块的刚度相当大，而质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性很小。
因此质量块经受到与基座相同的运动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。
这样，质量块就有一正比于加速度的应变力作用在压电晶片上。
由于压电晶片具有压电效应，因此在它的两个表面上就产生交变电荷（电压），当加速度频率远低于传感器的固有频率时，传感器给输出电压与作用力成正比，亦即与试件的加速度成正比，输出电量由传感器输出端引出，输入到前置放大器后就可以用普通的测量仪器测试出试件的加速度；如果在放大器中加进适当的积分电路，就可以测试试件的振动速度或位移。