2.1.2压电材料

顾名思义，具有压电效应的电介质物质称之为压电材料[14]。压电材料是一种受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。压电材料可以实现电能和机械能之间的相互转换。

人们利用正压电效应可以将压电材料制成传感器，利用逆压电效应可以将压电材料制成驱动器。通常可将同一压电片既充当传感器又充当驱动器来使用，本文研究的机电阻抗技术就是根据压电片的正逆压电效应完成的。

压电材料[15]大致可分为无机压电材料、有机压电材料和复合压电材料[16]。无机压电材料又可分为压电晶体和压电陶瓷，压电晶体通常是指压电单晶体；压电陶瓷一般是指压电多晶体。压电陶瓷具有宏观压电性，常见的压电陶瓷有：锆钛酸铅PZT，钛酸钡BT，改性钛酸铅PT等。此类多晶体压电材料相较于单晶体压电材料而言，具有压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状的优点，但也存在机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性较差等缺点。有机压电材料又称压电聚合物，泛指以聚偏氟乙烯为代表的一些有机压电薄膜材料。这类材料具有材质柔韧性好、密度低、阻抗低、高压压电常数稳定等优点而被相关人员广泛使用，其发展前景十分可观。第三类是复合压电材料，这类材料不容易受损且可用于物体不同深度。

本文研究所使用的是锆钛酸铅PZT压电片，属于压电陶瓷。该材料具有较高的压电系数和介电系数，其居里点高达300摄氏度以上，工作温度可达250摄氏度，且受外界温度和环境因素影响很小。锆钛酸铅PZT压电陶瓷稳定性极好，是一种被人们使用最广泛的压电材料。

2.1.3压电方程

为了可以全面地描述压电材料中电能和机械能之间的相互转换，一般使用压电方程[17]和压电常数矩阵来对正逆压电效应进行描述。压电方程是对压电材料正逆压电效应的一种数学表达。