下面我們利用壓電陶瓷測(cè)試壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。
常用的壓電陶瓷是由鋯鈦酸鉛(PZT)材料做成的。將PZT材料做成的壓電陶瓷片粘在圓形黃銅片上就構(gòu)成了壓電陶瓷元件。它具有明顯的壓電效應(yīng)。首先,將壓電陶瓷片A的兩根引線通過(guò)一個(gè)按鈕開關(guān)與信號(hào)發(fā)生器相聯(lián)。將壓電陶瓷片B的兩根引線與擴(kuò)音器(帶喇叭)的輸入端相連。將A、B兩個(gè)壓電陶瓷片用黑封泥固定在同一個(gè)木板制成的箱子上。當(dāng)觀察者將按鈕開關(guān)按下,接通信號(hào)發(fā)生器和壓電陶瓷A時(shí),由于逆壓電效應(yīng),A開始振動(dòng),并把振動(dòng)傳給木箱,木箱的振動(dòng)傳給壓電陶瓷B,由于壓電效應(yīng),使B兩邊產(chǎn)生變化電信號(hào),再傳給擴(kuò)音器使喇叭發(fā)聲,所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)演示了壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。 PMM加載于顯微操作設(shè)備的注射端,兼容性強(qiáng),安裝簡(jiǎn)便。北京PMM 壓電克隆
雖然Piezo-ICSI對(duì)于大齡試管準(zhǔn)媽媽們的***來(lái)說(shuō)非常有意義,但這項(xiàng)技術(shù)的使用卻對(duì)生殖中心有著比較高的門檻。日本英醫(yī)院擁有三臺(tái)Piezo-ICSI儀器,儀器的顯微鏡來(lái)自日本精工企業(yè),手動(dòng)精密操作臺(tái)來(lái)自德國(guó)。作為**精密儀器,它的每一個(gè)組件成本都達(dá)百萬(wàn),整體造價(jià)超過(guò)千萬(wàn)。
使用Piezo-ICSI不單單是設(shè)備升級(jí),對(duì)培養(yǎng)師的操作要求和難度也是直線升級(jí)的。具體說(shuō)來(lái),因?yàn)槭芫僮魇窃诟弑讹@微鏡下利用操作桿來(lái)進(jìn)行的,需要培養(yǎng)師同時(shí)配合操作觀察操作桿、顯微鏡、受精針和顯示屏。這么聽起來(lái)是不是感覺難度似乎還可以?然而事實(shí)上,在操作的過(guò)程中,培養(yǎng)師需要不斷的進(jìn)行距離判斷的「切換」:想象一下,**挪動(dòng)1cm,鏡下實(shí)際只會(huì)挪動(dòng)0.1mm,但出現(xiàn)在視野中的范圍,實(shí)際上會(huì)有5cm那么大! 日本透明帶壓電轉(zhuǎn)基因壓電顯微操作器PMM利用壓電元件產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力來(lái)展示其對(duì)各種樣品的優(yōu)異穿孔能力。
壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。
正壓電壓電效應(yīng)是指:當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷;當(dāng)外力撤去后,晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài);當(dāng)外力作用方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。
逆壓電是指對(duì)晶體施加交變電場(chǎng)引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象。用逆壓電效應(yīng)制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長(zhǎng)度變形型、體積變形型、厚度切變型、平面切變型5種基本形式。壓電晶體是各向異性的,并非所有晶體都能在這5種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如石英晶體就沒(méi)有體積變形壓電效應(yīng),但具有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形壓電效應(yīng)。
壓電式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是具有自生信號(hào),輸出信號(hào)大,較高的頻率響應(yīng),體積小,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。其缺點(diǎn)是只能用于動(dòng)能測(cè)量。需要特殊電纜,在受到突然振動(dòng)或過(guò)大壓力時(shí),自我恢復(fù)較慢。壓電式加速度傳感器壓電元件一般由兩塊壓電晶片組成。在壓電晶片的兩個(gè)表面上鍍有電極,并引出引線。在壓電晶片上放置一個(gè)質(zhì)量塊,質(zhì)量塊一般采用比較大的金屬鎢或高比重的合金制成。然后用一硬彈簧或螺栓,螺帽對(duì)質(zhì)量塊預(yù)加載荷,整個(gè)組件裝在一個(gè)原基座的金屬殼體中。當(dāng)傳感器受振動(dòng)力作用時(shí),由于基座和質(zhì)量塊的剛度相當(dāng)大,而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對(duì)較小,可以認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性很小。因此質(zhì)量塊經(jīng)受到與基座相同的運(yùn)動(dòng),并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣,質(zhì)量塊就有一正比于加速度的應(yīng)變力作用在壓電晶片上。由于壓電晶片具有壓電效應(yīng),因此在它的兩個(gè)表面上就產(chǎn)生交變電荷(電壓),當(dāng)加速度頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時(shí),傳感器給輸出電壓與作用力成正比,亦即與試件的加速度成正比,輸出電量由傳感器輸出端引出,輸入到前置放大器后就可以用普通的測(cè)量?jī)x器測(cè)試出試件的加速度;如果在放大器中加進(jìn)適當(dāng)?shù)姆e分電路,就可以測(cè)試試件的振動(dòng)速度或位移。PMM PIEZO的使用不僅可以提高受孕成功率,還可以減少患者的心理壓力和焦慮感,增強(qiáng)他們的信心。
壓電效應(yīng)是某些介質(zhì)在力的作用下產(chǎn)生形變時(shí),在介質(zhì)表面出現(xiàn)異種電荷的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明,這種束縛電荷的電量與作用力成正比,而電量越多,相對(duì)應(yīng)的兩表面電勢(shì)差(電壓)也越大。這種神奇的效應(yīng)已被應(yīng)用到與人們生產(chǎn)、生活、***、科技密切相關(guān)的許多領(lǐng)域,以實(shí)現(xiàn)力──電轉(zhuǎn)換等功能。例如用壓電陶瓷將外力轉(zhuǎn)換成電能的特性,可以生產(chǎn)出不用火石的壓電打火機(jī)、煤氣灶打火開關(guān)、炮彈觸發(fā)引信等。此外,壓電陶瓷還可以作為敏感材料,應(yīng)用于擴(kuò)音器、電唱頭等電聲器件;用于壓電地震儀,可以對(duì)人類不能感知的細(xì)微振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并精確測(cè)出震源方位和強(qiáng)度,從而預(yù)測(cè)地震,減少損失。利用壓電效應(yīng)制作的壓電驅(qū)動(dòng)器具有精確控制的功能,是精密機(jī)械、微電子和生物工程等領(lǐng)域的重要器件。可以說(shuō),壓電陶瓷等器件不僅廣泛應(yīng)用于科技領(lǐng)域,還頗具“平民性”,對(duì)廣大“煙民”來(lái)說(shuō),天天與壓電陶瓷發(fā)生著“零接觸”,卻熟視無(wú)睹。目前流行的一次性塑料打火機(jī),有相當(dāng)一部分是采用壓電陶瓷器件來(lái)打火的。取出其中的壓電打火元件,壓電破膜儀 PMM PIEZO-ICSI操作簡(jiǎn)便,醫(yī)生只需掌握基本的操作技巧,即可熟練操作。武漢Piezo Micro Manipulator壓電PMM 6
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依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為為壓電傳感器。這里再介紹一下電致伸縮效應(yīng)。電致伸縮效應(yīng),即電介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下,由于感應(yīng)極化作用而產(chǎn)生應(yīng)變,應(yīng)變大小與電場(chǎng)平方成正比,與電場(chǎng)方向無(wú)關(guān)。壓電效應(yīng)*存在于無(wú)對(duì)稱中心的晶體中。而電致伸縮效應(yīng)對(duì)所有的電介質(zhì)均存在,不論是非晶體物質(zhì),還是晶體物質(zhì),不論是中心對(duì)稱性的晶體,還是極性晶體。
壓電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)
1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應(yīng)。1881年,他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了逆壓電效應(yīng),并得出了正逆壓電常數(shù)。1984年,德國(guó)物理學(xué)家沃德馬·沃伊特(德語(yǔ):Woldemar Voigt),推論出只有無(wú)對(duì)稱中心的20中點(diǎn)群的晶體才可能具有壓電效應(yīng)。 北京PMM 壓電克隆