Đang tải... (xem toàn văn)
Mặc dù tính áp điện được tìm thấy trong nhiều vật liệu tự nhiên có cấu trúc tinh thể như thạch anh, tourmalin, muối Rochelle, tuy nhiên những vật liệu áp điện thường được đưa ra ứng dụng vào thực tế hiện nay phần lớn là vật liệu gốm. Trái với những tinh thể áp điện, các gốm áp điện là những vật liệu đa tinh thể có các đặc tính nổi bật như: bền, dễ chế tạo, nhiệt độ làm việc khá cao, có thể thay đổi tính chất của vật liệu thông qua việc điều khiển chế độ công nghệ, loại tạp và nồng độ tạp.....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
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 LỊCH SỬ PHÁT MINH HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA GỐM ÁP ĐIỆN 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 TỔNG KẾT LỊCH SỬ PHÁT MINH HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN • Năm 1980 nghiên cứu tinh thể hỏa điện ( pyroelectric), hai anh em Curie Jacques Pierre tình cờ phát hiện tượng sau: bề mặt số tinh thể hỏa điện có ứng suất tác dụng xuất điện tích • Năm 1881 sở nghiên cứu nhiệt động hiệu ứng áp điện, trường biến đổi tác dụng lên bề mặt vật liệu làm biến dạng mạng tinh thể • Các đặc tính vật liệu gọi tính áp điện áp suất điện 2.1 QUY TRÌNH CHẾ TẠO GỐM ÁP ĐIỆN Loa máy tính làm từ gốm áp điện 2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG • Khi ta áp đặt ứng suất lên bề mặt gốm có tính áp điện mạch xuất dòng điện Và ngược lại ta cung cấp cho dòng điện biến đổi học (phát xung) CÁC ỨNG DỤNG • 3.1 MÁY DÒ CÁ • 3.1.1 Giới thiệu • Dựa vào nguyên lý lan truyền sóng âm môi trường vật chất đàn hồi Người ta chế tạo thiết bị dò tìm đàn cá môi trường nước Máy dò cá phương pháp siêu âm thiết bị chuyên dùng nghề khai thác thủy sản để dò tìm đàn cá nước Máy dò cá hoạt động tần số lớn 20KHz 3.1.2 CẤU TẠO CHUNG • Máy dò siêu âm lắp tàu có sơ đồ tống quát hình 3.3 SONAR DÒ TÌM MỤC TIÊU • 3.3.1 Giới thiệu • Sonar thiết bị dẫn đường đo cự ly sóng âm nước Sonar tàu ngầm dựa vào đặc tính lan truyền nước sóng âm, dùng chuyển đổi sóng điện xử lý thông tin để thực việc dò tìm mục tiêu nước nước Chiến hạm dò tìm mục tiêu ngầm 3.3.2 Đặc điểm • Tín hiệu sonar phát loại tin hiệu xung, cách thời gian định (khoảng phần giây) sonar lại phát tín hiệu xung • Trong thiết bị sonar có máy thu đặc biệt Có thể nhận âm dội lại (phản xạ) loại âm tần số cao Người ta dùng âm phản xạ để xác đinh vị tri vật thể nước • Để thực dò tìm mục tiêu ngầm nước có hai loại Sonar khác nhau: Sonar chủ động Sonar thụ động 3.3.3 SONAR THỤ ĐỘNG • Chỉ nghe âm tàu bè hay nguồn khác phát • Khi tàu hoạt động hệ thống mở 24/24 Hệ thống thu âm chân vịt tàu đối phương, qua hệ thống phân tích kinh nghiệm thuỷ thủ sonar biết mục tiêu chủng loại tàu nào, hướng đi, tốc độ tàu mắt tàu lặn 3.3.4 SONAR CHỦ ĐỘNG • Dùng tín hiệu âm máy phát lan truyền nước, sau gặp mục tiêu phản xạ trở lại, loại sóng hồi âm máy thu tiếp nhận xử lý • Căn vào tốc độ lan truyền nước khoảng cách thời gian từ phát tín hiệu đến thu nhận với hướng sóng âm phản hồi, người ta xác định cự ly phương vị mục tiêu Có nhiều cách bố trí hình học đầu phát thu, cho cách thức xác định vị đối tượng khác nhau: Nếu phát thu chỗ, hoạt động đơn tĩnh Nếu phát thu tách biệt, hoạt động song tĩnh Nếu có nhiều đầu phát (hoặc nhiều đầu thu) vị trí tách biệt, hoạt động đa tĩnh 3.4.BIẾN TỬ SIÊU ÂM CÔNG SUẤT • 3.4.1: Giới thiệu • Các phản ứng hoá học xảy điều kiện thường, dễ dàng thực có mặt sóng siêu âm Một ứng dụng quan trọng lĩnh vực siêu âm việc sử dụng siêu âm để tổng hợp biến đổi hợp chất vô cơ, hữu cơ, làm diệt khuẩn hiệu 3.4.2.Cấu tạo • Các thiết bị siêu âm phức tạp, đa dạng, đắt tiền, song linh hồn chúng biến tử thu phát sóng siêu âm Phổ biến nay, biến tử thu phát siêu âm chế tạo chủ yếu từ vật liệu gốm áp điện có tên thương mại PZT- 4, PZT-8 3.4.3:Nguyên lý hoạt động • Với tần số 28KHz, thiết bị truyền sóng siêu âm truyền dao động tần số cao đến đối tượng nghiên cứu • Sóng siêu âm truyền môi trường dung dịch lỏng, áp suất cao tạo hàng nghìn bong bóng chân không • Các bong bóng đóng vai trò truyền sóng siêu âm môi trường áp suất âm nhanh chóng đóng lại môi trường áp suất dương 3.4.3:Nguyên lý hoạt động • Sự hình thành bong bóng nhỏ sinh tượng sủi bọt, diễn nhanh chóng • Trong trình sủi bọt bong bóng, có tới hàng hàng nghìn bong bóng nhỏ ngăn áp suất khí • Áp suất nén liên tục tạo tiếng nổ nhỏ bề mặt đối tượng cần nghiên cứu Một điều cần đặc biệt lưu ý máy phát hoạt động, lượng nước khay chứa tham gia vào làm giảm tần số cộng hưởng mạch Việc chọn trị số linh kiện mạch cộng hưởng cho phù hợp với mức nước quan trọng phức tạp KẾT LUẬN Với số ứng dụng nêu Thì gốm áp điện vô số ứng dụng khác lĩnh v sống Vì thế, cần tìm hiểu, nghiên cứu sâu chi tiết Để đáp ứng nguồn vật liệu cho đất nước Tài liệu tham khảo • Võ Duy Dần Vật liệu điện môi ứng dụng Nhà xuất đại học Huế - 2010 • Lê Quang Tiến Dũng Luận án tiến sĩ (2014) Nghiên cứu chế tạo thiết bị siêu âm công suất để tổng hợp vật liệu TiO2 cấu trúc nanô • Trương Văn Chương Luận án tiến sĩ (2001) Chế tạo nghiên cứu tính chất vật lý gốm áp điện PbTiO 3PHA La,Mn • Đỗ Viết Ơn Luận văn thạc sĩ khoa học vật lý(2015) Nghiên cứu chế tạo gốm áp điện Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 + 0.5% kl La2O3 + x% kl Nb2O5 ứng dụng • Giáo trình mô đun Sử dụng máy Dò cá ngang Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn • Baodatviet.vn/quoc-phong/vu-khi/cach-he-thong-sonar-do-tim-muc-tieu-3271485/ XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI RẤT MONG SỰ GÓP Ý CỦA CÔ VÀ CÁC BẠN! [...]... tham gia vào làm giảm tần số cộng hưởng của mạch Việc chọn trị số các linh kiện trong mạch cộng hưởng sao cho phù hợp với mức nước là hết sức quan trọng và phức tạp KẾT LUẬN Với một số ứng dụng đã được nêu trên Thì gốm áp điện còn vô số những ứng dụng khác trong mọi lĩnh v của cuộc sống Vì thế, chúng ta cần tìm hiểu, nghiên cứu sâu và chi tiết hơn nữa Để có thể áp ứng được những nguồn vật liệu mới cho... Vật liệu điện môi và ứng dụng Nhà xuất bản đại học Huế - 2010 • 2 Lê Quang Tiến Dũng Luận án tiến sĩ (2014) Nghiên cứu chế tạo thiết bị siêu âm công suất để tổng hợp vật liệu TiO2 cấu trúc nanô • 3 Trương Văn Chương Luận án tiến sĩ (2001) Chế tạo và nghiên cứu các tính chất vật lý của gốm áp điện PbTiO 3PHA La,Mn • 4 Đỗ Viết Ơn Luận văn thạc sĩ khoa học vật lý(2015) Nghiên cứu chế tạo gốm áp điện Pb(Zr0.53Ti0.47)O3... 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 :... 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... yếu từ vật liệu gốm áp điện có tên thương mại PZT- 4, PZT-8 3.4.3:Nguyên lý hoạt động • Với tần số trên 28KHz, thiết bị truyền sóng siêu âm sẽ truyền những dao động tần số cao đến các đối tượng nghiên cứu • Sóng siêu âm được truyền trong môi trường dung dịch lỏng, áp suất cao tạo ra hàng nghìn các bong bóng chân không • Các bong bóng này đóng vai trò truyền sóng siêu âm trong môi trường áp suất âm và... 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... dò ứng, 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. .. 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... cứu chế tạo gốm áp điện Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 + 0.5% kl La2O3 + x% kl Nb2O5 và ứng dụng • 5 Giáo trình mô đun Sử dụng máy Dò cá ngang Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn • 6 Baodatviet.vn/quoc-phong/vu-khi/cach-he-thong-sonar-do-tim-muc-tieu-3271485/ XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI RẤT MONG SỰ GÓP Ý CỦA CÔ VÀ CÁC BẠN! ... 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