压电陶瓷的应用(4)

点火器工作过程分高压产生、放电点火和点燃可燃气体三个阶段。

高压产生——以圆柱形压电陶瓷元件为例，如图5-2所示。当机械力F作用于圆柱体时，晶体发生畸变，导致晶体中正负电荷中心偏移，从而在圆柱体上下表面出现自由电荷大量积聚，产生高压输出。输出电压为：

式中 A——圆柱体截面积；

h——圆柱体高度；

——压电电压常数。

放电点火——把压电陶瓷元件放在一个闭合回路中，并留一个适当间隙，当电压升高到该间隙的放电电压时，间隙中就产生放电火花。

点燃可燃气体——一般燃料气体不易燃烧，所以一般采用易汽化的乙烷。为延长放电时间防止火花过快熄灭，以提高点燃率，可在放电端串入一个适当电阻。

（2）点火器结构和工作原理

点火器种类繁多，现以家用压电点火器为例说明它的结构和工作原理。

如图5-3所示的点火器，可固定在家用灶具上点燃煤气，转动凸轮开关1，利用凸轮凸出部分推动冲击块3，并压缩冲击块后的弹簧2。当凸轮凸出部分脱离冲击块后。由于弹簧弹力作用，冲击块给陶瓷压电元件4一个冲击力，便在压电元件两端产生高压，并从中间电极5输出高压，产生电火花点燃气体。

2．压电变压器

从五十年代就开始研制压电变压器。当时以钛酸钡为主要材料。升压比较低（只有50—60倍）。输出电压3000伏左右。随着锆钛酸铅压电陶瓷材料的出现，升压比提高到300——500倍,逐步推广应用于电视机 、静电复印机、负离子发生器中做为高压电源。

（1）基本原理

输入压电瓷片的电振动能量通过逆压电效应转换成机械振动能，再通过正压电效应又换成电能。在这两次能量转换中实现阻抗变换（由低阻抗变成高阻抗），从而在陶瓷片的谐振频率上获得高的电压输出。现以伸缩振动的横纵向型变压器为例说明变压原理。