01 壓電陶瓷

壓電陶瓷是機(jī)械能與電能的換能器。壓電陶瓷馬達(dá)、揚(yáng)聲器可以將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；壓電陶瓷點(diǎn)火裝置是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

氣體打火機(jī)點(diǎn)火組件裝置的外觀：

▲ 圖1.1 打火機(jī)電話裝置的外觀

1.1 點(diǎn)火裝置結(jié)構(gòu)

下面給出了氣體打火機(jī)內(nèi)部壓電陶瓷點(diǎn)火器的實(shí)際裝置的結(jié)構(gòu)圖。令人感興趣的是，在點(diǎn)火裝置中的壓電陶瓷是分為兩段，高壓輸出是從中間部位引出。

▲ 圖1.2 打火機(jī)內(nèi)部壓電陶瓷點(diǎn)火器的實(shí)際裝置

下面的壓電陶瓷結(jié)構(gòu)示意圖表面，內(nèi)部?jī)啥?壓電陶瓷從電路上是兩段壓電陶瓷組件并聯(lián)，這樣可以增加對(duì)外輸出電流。

為什么這樣設(shè)計(jì)？是否所有的電子打火機(jī)都是這樣設(shè)計(jì)？

▲ 圖1.3 打火機(jī)壓電陶瓷裝置結(jié)果示意圖

從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，使用將兩段等長(zhǎng)壓電陶瓷頭對(duì)頭連接，可以保證電極產(chǎn)生高壓時(shí)上下兩端電位是相同，這樣就避免高壓通過(guò)彈簧傳遞到按壓手指上對(duì)人體產(chǎn)生點(diǎn)擊。這個(gè)設(shè)計(jì)十分的巧妙。

1.2 壓電陶瓷參數(shù)

在電子打火機(jī)的電壓有多少伏_打火機(jī)電子點(diǎn)火器電壓分析 - 全文[1] 給出了氣體打火機(jī)壓電陶瓷的工作參數(shù)。

電子打火機(jī)的打火裝置產(chǎn)生的電壓一般能夠擊穿5-10毫米的空氣，自然界的干燥空氣擊穿電壓并不與距離成比例，一般是0.5毫米擊穿電壓1800伏左右，而1毫米擊穿電壓約為2000伏，5毫米的擊穿電壓大約4000伏，10毫米空氣的擊穿電壓大約為6000伏。

▲ 圖1.2.1 壓電陶瓷電火過(guò)程

通過(guò)示波器測(cè)量可以知道，打火機(jī)壓電陶瓷產(chǎn)生的電壓在3000V以上，這樣高的電壓能夠擊穿2毫米左右的空氣，從而讓介于金屬的線頭和金屬的氣孔噴嘴中間的丁烷氣體瞬間燃燒。而壓電感應(yīng)產(chǎn)生的電流時(shí)間僅僅只有短暫的0.01s，不會(huì)對(duì)人體造成傷害的，最多也是感到觸電部位發(fā)麻。

▲ 圖1.2.2 氣體打火機(jī)高壓放電電極與噴氣口

1.3 壓電陶瓷制作

同樣在電子打火機(jī)的電壓有多少伏_打火機(jī)電子點(diǎn)火器電壓分析 - 全文[1]中講述了壓電陶瓷制作過(guò)程。

其實(shí)壓電陶瓷在燒成之后要置于強(qiáng)直流電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，經(jīng)過(guò)極化處理后的壓電陶瓷會(huì)保留一定的宏觀剩余極化強(qiáng)度，從而使陶瓷具有了一定的壓電性質(zhì)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是經(jīng)過(guò)極化了的壓電陶瓷片的兩端會(huì)出現(xiàn)束縛電荷（在電極表面上吸附了一層來(lái)自外界的自由電荷）。

▲ 圖1.3.1 壓電效應(yīng)的基本原理

當(dāng)給陶瓷片施加一外界壓力（比如按下打火機(jī)的按鈕）時(shí)，陶瓷片的兩端會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，這個(gè)放出來(lái)的電通過(guò)一根細(xì)細(xì)的電線傳導(dǎo)到氣孔，金屬的線頭和金屬的氣孔噴嘴構(gòu)成正負(fù)極（相當(dāng)于線頭和噴嘴之間人造了一個(gè)小的閃電），產(chǎn)生的電弧就能把氣體點(diǎn)燃。