{"id":54066,"date":"2022-08-29T04:35:25","date_gmt":"2022-08-29T09:35:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bjultrasonic.com\/piezo-ceramics-how-to-define-strain\/"},"modified":"2025-01-21T01:07:26","modified_gmt":"2025-01-21T06:07:26","slug":"piezo-ceramics-how-to-define-strain","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bjultrasonic.com\/de\/piezo-ceramics-how-to-define-strain\/","title":{"rendered":"Piezokeramik: Dehnung bestimmen"},"content":{"rendered":"<p>Piezokeramiken sind faszinierende Materialien, die mechanische Belastung in elektrische Ladung und umgekehrt umwandeln k\u00f6nnen.  Dieser Effekt, bekannt als Piezoelektrizit\u00e4t, erm\u00f6glicht eine Vielzahl von Anwendungen, von Sensoren und Aktuatoren bis hin zu Ultraschallwandlern.  Ein zentrales Konzept f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis und die Anwendung von Piezokeramiken ist die Dehnung.  Im Folgenden wird detailliert erl\u00e4utert, wie Dehnung im Kontext von Piezokeramiken definiert und gemessen wird.<\/p>\n<h3>Definition der Dehnung<\/h3>\n<p>Dehnung beschreibt die relative L\u00e4ngen\u00e4nderung eines K\u00f6rpers unter Einfluss von \u00e4u\u00dferen Kr\u00e4ften.  Sie ist eine dimensionslose Gr\u00f6\u00dfe und wird oft in Prozent oder als Dezimalzahl angegeben.  Im Zusammenhang mit Piezokeramiken ist die Dehnung eng mit der erzeugten Spannung bzw. der angelegten elektrischen Feldst\u00e4rke verkn\u00fcpft.<\/p>\n<h3>Arten der Dehnung<\/h3>\n<p>Man unterscheidet zwischen verschiedenen Arten der Dehnung:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Zugdehnung:<\/strong>  Entsteht durch Zugkr\u00e4fte, die den K\u00f6rper verl\u00e4ngern.<\/li>\n<li><strong>Druckdehnung:<\/strong> Entsteht durch Druckkr\u00e4fte, die den K\u00f6rper verk\u00fcrzen.<\/li>\n<li><strong>Schubdehnung:<\/strong> Entsteht durch parallel zur Oberfl\u00e4che wirkende Kr\u00e4fte, die den K\u00f6rper verformen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>In Piezokeramiken spielen vor allem Zug- und Druckdehnung eine wichtige Rolle.<\/p>\n<h3>Messung der Dehnung<\/h3>\n<p>Die Dehnung in Piezokeramiken kann mit verschiedenen Methoden gemessen werden:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Dehnungsmessstreifen (DMS):<\/strong> Diese Sensoren werden direkt auf die Oberfl\u00e4che der Keramik geklebt und messen die L\u00e4ngen\u00e4nderung durch Widerstands\u00e4nderung.<\/li>\n<li><strong>Interferometrie:<\/strong>  Diese Methode nutzt Interferenzmuster von Laserlicht, um die Dehnung pr\u00e4zise zu bestimmen.<\/li>\n<li><strong>Kapazitive Sensoren:<\/strong>  Diese Sensoren messen die \u00c4nderung der Kapazit\u00e4t zwischen zwei Elektroden, die durch die Dehnung beeinflusst wird.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Wahl der Messmethode h\u00e4ngt von der Genauigkeit, der Messumgebung und den Kosten ab.<\/p>\n<h3>Dehnung und Piezoelektrischer Effekt<\/h3>\n<p>Der piezoelektrische Effekt beschreibt die Kopplung zwischen mechanischer Dehnung und elektrischer Spannung.  Die Beziehung wird durch die piezoelektrischen Koeffizienten beschrieben, die die St\u00e4rke dieser Kopplung quantifizieren.  Je gr\u00f6\u00dfer der Koeffizient, desto st\u00e4rker die erzeugte Spannung bei einer gegebenen Dehnung.<\/p>\n<h3>Einflussfaktoren auf die Dehnung<\/h3>\n<p>Die Dehnung in Piezokeramiken wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Materialzusammensetzung:<\/strong>  Verschiedene Piezokeramiken weisen unterschiedliche piezoelektrische Eigenschaften und damit unterschiedliche Dehnungen auf.<\/li>\n<li><strong>Temperatur:<\/strong>  Die piezoelektrischen Eigenschaften sind temperaturabh\u00e4ngig.<\/li>\n<li><strong>Elektrische Feldst\u00e4rke:<\/strong>  Die angelegte elektrische Feldst\u00e4rke beeinflusst die Dehnung direkt.<\/li>\n<li><strong>Mechanische Belastung:<\/strong>  \u00c4u\u00dfere Kr\u00e4fte beeinflussen die Dehnung und die erzeugte Spannung.<\/li>\n<\/ul>\n<table class=\"table table-striped table-bordered\">\n<thead>\n<tr>\n<th>Einflussfaktor<\/th>\n<th>Auswirkung auf Dehnung<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr>\n<td>Materialzusammensetzung<\/td>\n<td>Variiert<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Temperatur<\/td>\n<td>Temperaturabh\u00e4ngig<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Elektrische Feldst\u00e4rke<\/td>\n<td>Proportional<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Mechanische Belastung<\/td>\n<td>Abh\u00e4ngig von der Kraft<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h3>Dehnung in Ultraschallanwendungen<\/h3>\n<p>In Ultraschallanwendungen, beispielsweise bei der Verwendung von Piezokeramiken in Ultraschallreinigungsb\u00e4dern oder bei der medizinischen Bildgebung, spielt die Dehnung eine entscheidende Rolle.  Die durch die angelegte Wechselspannung hervorgerufene periodische Dehnung erzeugt die Ultraschallwellen. Je nach Anwendung und Frequenz sind unterschiedliche Dehnungsamplituden erforderlich.  Sollten spezielle Ultraschallwandler ben\u00f6tigt werden, bietet beispielsweise Beijing Ultrasonic ein breites Produktspektrum.<\/p>\n<p>Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass die Dehnung ein fundamentales Konzept f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis und die Anwendung von Piezokeramiken ist.  Die pr\u00e4zise Definition und Messung der Dehnung ist entscheidend f\u00fcr die Entwicklung und Optimierung von piezoelektrischen Bauelementen und Systemen. Die Kenntnis der verschiedenen Einflussfaktoren auf die Dehnung erm\u00f6glicht es, die Eigenschaften von Piezokeramiken gezielt anzupassen und f\u00fcr spezifische Anwendungen zu optimieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Piezokeramiken sind faszinierende Materialien, die mechanische Belastung in elektrische Ladung und umgekehrt umwandeln k\u00f6nnen. Dieser Effekt, bekannt als Piezoelektrizit\u00e4t, erm\u00f6glicht eine Vielzahl von Anwendungen, von Sensoren und Aktuatoren bis hin zu Ultraschallwandlern. Ein zentrales Konzept f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis und die Anwendung von Piezokeramiken ist die Dehnung. 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