PiezoAplikace – Terminologie

Následující příspěvek je úvodem do anglicko-české terminologie z široké oblasti aplikací piezoelektrického jevu, včetně souvisejících jevů, materiálů a komponent. Text vychází zejména z dokumentů technických komisí IEC/TC 49 (piezoelektrické součástky a materiály) a IEC/TC 87 (ultrazvuková zařízení a systémy). Jde tedy o pokračování řady příspěvků na téma terminologie z oblastí elektroniky.

Piezoelectric effect ( piezoelektrický jev) je „lineární” jev vykazující vznik elektrického pole působením mechanického napětí nebo vznik mechanického napětí působením elektrického pole [561-05-14], viz obr. 1.

Využívají se rovněž blízké fyzikální jevy:

• piezomagnetic effect (piezomagnetický jev) je analogický „lineární“ jev,
• electrostriction ( elektrostrikce) je „kvadratický“ jev, který vykazuje řada dielektrik,
• magnetostriction (magnetostrikce) je opět „kvadratický“ jev.

Piezoelectric materials ( piezoelektrické materiály) [VUT], [wiki]:

• Naturally occurring crystals (krystaly vyskytující se v přírodě): Quartz (křemen)
• Piezoceramics (piezokeramika), PZT (tuhé roztoky olova, zirkonu a titanu), lithium niobát
• Lead-free piezoceramics (bezolovnatá piezokeramika)
• Polymers (polymery): PVDF, PVF2

Surface acoustic wave devices/ SAW devices (součástky s povrchovou akustickou vlnou / součástky PAV) [61994] využívají generování a detekci povrchové akustické vlny na piezoelektrickém substrátu.

Na obr. 2 je ukázána základní součástka SAW: Interdigital transducer (IDT) (interdigitální měnič / prstový měnič).

SONAR / SOund Navigation And Ranging (zvuková navigace a zaměřování) je obdobou

• RADARu ( RAdio Detection And Ranging) nebo
• LIDARu (Laser Iluminated Detection And Ranging)

Sonar využívají například

• netopýři (echolokace),
• ponorky, protože rádiové vlny mají pod vodou výrazně menší dosah než na souši a
• zdravotníci – neinvazivní prohlížení orgánů, plodu atp.

Sonar (viz obr. 3) byl vyvinut v první světové válce jako jedna z prvních piezoaplikací pro detekci objektů v moři [wiki].

International Electrotechnical Vocabulary

• IEV (Mezinárodní elektrotechnický slovník) sestává z mnoha kapitol. Electropedia (http://www.electropedia. org/) je volně dostupnou e-verzí těchto slovníků, kde lze získat úplný seznam termínů. Například kapitola 561 (PiezoProblematika) uvádí 224 anglických termínů a definic rozdělených do sedmi oddílů:
• 561-01: Piezoelectric and dielectric resonators (Piezoelektrické a dielektrické rezonátory)
• 561-02: Piezoelectric and dielectric filters (Piezoelektrické a dielektrické filtry)
• 561-03: Piezoelectric and dielectric oscillators (Piezoelektrické a dielektrické oscilátory)
• 561-04: Synthetic quarts crystal (Krystal syntetického křemene)
• 561-05: Piezoelectric ceramics (Piezoelektrická keramika)
• 561-06: Materials for dielectric devices (Materiály pro dielektrické součástky)
• 561-07: Materials for surface acoustic wave (SAW) devices ( Materiály pro součástky s povrchovou akustickou vlnou)

Česká verze kapitoly 561 vyjde v roce 2015.

IEC glossary (http://std.iec.ch/glossary) je obdobný, volně dostupný webový zdroj termínů a definic z oblasti elektrotechniky, který vyhledává z norem mimo IEV. Například při zadání. „piezoelectric“ dostanete 21 odpovědí, např:

• direct piezoelectric effect – IEC 62047-7
• piezoelectric ceramic element – IEC 61994-1
• piezoelectric ceramics – IEC 61994-4-2

Vysvětlení dalších pojmů [wiki] [561]

• Curie temperature (Curierova teplota) piezoelektrického materiálu, při které feroelektrický materiál přestává mít piezoelektrické vlastnosti.
• Magnetostrictive Linear Position Sensor (magnetostrikční sensor lineární polohy) byl původně určen k vývoji počítačové paměti na principu zpožďovací linky.
• Piezoelectric ceramics (piezoelektrická keramika) je keramika s vysokou dielektrickou konstantou, která po provedení procesu polarizace vykazuje piezoelektrické vlastnosti.
• Piezoelectric sensor (piezoelektrický sensor) je součástka, která využívá piezoelektrický jev pro měření změn tlaku, zrychlení, teploty, deformace, které převádí na elektrický náboj; příklady:
  • detekce odraženého ultrazvukového impulzu od překážky (sonar),
  • snímání vibrací desky kytary.
• Polarization (polarizace) 
  • polarization (vector) (elektrická polarizace) je určena velikostí vektoru elektrického dipólového momentu látky obsažené v doméně dělené příslušným objemem.
  • polarization (process) (polarizace) je proces, při kterém se působením stejnosměrného elektrického pole, které překračuje velikost koercitivního pole, vytváří v mnohadoménovém feroelektrickém materiálu síť remanentní (zůstatkové) polarizace
• Ultrasonic time domain reflectometers (ultrazvukové reflektometry v časové oblasti) vysílají ultrazvukový impulz přes zkoumaný materiál a měří odrazy od nehomogenit.
• Ultrasonic submarine detector (ultrazvukový podmořský detektor).