壓電陶瓷的特性及應(yīng)用舉例

1、壓電陶瓷的特性及應(yīng)用舉例芯明天壓電陶瓷以 PZT錯(cuò)鈦酸鉛材料為主， 主要利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，即通過(guò)對(duì)壓電陶瓷施加電場(chǎng)，壓電陶瓷產(chǎn)生納米級(jí)精度的致動(dòng)位移。芯明天壓電陶瓷A壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)是指壓電陶瓷受到特定方向外力的作用時(shí)，在壓電陶瓷的正負(fù)極上產(chǎn)生相反的電荷，當(dāng)外力撤去后，又緩慢恢復(fù)到不帶電的壓電陶瓷會(huì)隨之發(fā)生形變位移,狀態(tài)；逆壓電效應(yīng)是指在對(duì)壓電陶瓷的極化方向上施加電壓, 電場(chǎng)撤去后，形變會(huì)隨之消失。逆壓電效應(yīng)正壓電效2電 （申吁）（形變）電能與機(jī)械能向柜口轉(zhuǎn)換壓力平受位苻正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)A納米級(jí)分辨率壓電陶瓷的形變量非常小, 度非常精確地控制

2、形變量。壓電陶瓷是高精度致動(dòng)器,般都小于1%,雖然形變量非常小，但可通過(guò)改變電場(chǎng)強(qiáng)它的分辨率可達(dá)原子尺度。在實(shí)際使用中，壓電陶瓷的分辨率通常受到產(chǎn)生電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)控制器的噪聲和穩(wěn)定性的限制。原子量級(jí)最小步進(jìn)壓電陶藍(lán)A大出力對(duì)于小尺寸的壓電陶瓷， 出力壓電陶瓷產(chǎn)生的最大出力大小取決于壓電陶瓷的截面積, 通常達(dá)到數(shù)百牛頓的范圍，而對(duì)于大尺寸的壓電陶瓷，出力可達(dá)幾萬(wàn)牛頓。出力N300002500020000NK 15000 S100005000033X3.55X57X71QX1014X1425X25截面積mmA響應(yīng)時(shí)間快ms壓電陶瓷隨驅(qū)動(dòng)電壓的變化而快速伸縮，它的響應(yīng)時(shí)間即為壓電陶瓷的充電的時(shí)間，可達(dá)毫

3、秒至亞毫秒量級(jí)。最快響應(yīng)時(shí)間取決于壓電陶瓷的諧振頻率，一般為諧振時(shí)間的1/3。壓電陶瓷被廣泛應(yīng)用于閥門(mén)與快門(mén)技術(shù)中。ErfT:.1。1520t/ msec遲滯盡管壓電陶瓷具有非常高的分辨率，但它也表現(xiàn)出遲滯現(xiàn)象， 即壓電陶瓷升壓曲線和降壓曲線之間存在位移差。 在同一個(gè)電壓值下， 上升曲線和下降曲線上的位移值有明顯的位移 差，且這個(gè)位移差會(huì)隨著電壓變化范圍的改變而改變，驅(qū)動(dòng)電壓越小則位移差也會(huì)相應(yīng)越小，壓電陶瓷的遲滯一般在給定電壓對(duì)應(yīng)位移值的10%-15%左右。8&4200 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100電壓四不同電壓下遲滯曲線A蠕變?nèi)渥兪侵府?dāng)施加在壓電陶瓷的電壓值

4、不再變化時(shí), 隨著時(shí)間緩慢變化，在一定時(shí)間之后才會(huì)達(dá)到穩(wěn)定值， 伸長(zhǎng)量的1%2%。位移值不是穩(wěn)定在一固定值上，而是 如右圖所示。一般10s內(nèi)蠕變量約為開(kāi)環(huán)壓電陶瓷具有遲滯及蠕變現(xiàn)象，可通過(guò)配置定位傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，消除壓電陶瓷的遲滯與蠕變現(xiàn)象。(V) 100 I0123456789 10( prn)通過(guò)閉環(huán)控制消除遲滯與螭變通過(guò)使用位置傳感器和反饋控制回路消除壓電陶瓷的遲滯及滯后現(xiàn)象，使得壓電陶瓷的形變量與驅(qū)動(dòng)電壓成線性關(guān)系。壓電陶瓷的應(yīng)用案例光纖拉伸利用壓電陶瓷的高精度位移形變，拉伸光纖，從而改變光脈沖。光纖拉伸光纖伸機(jī)構(gòu)F-P腔調(diào)諧壓電陶瓷的形變位移，可高精度的改變反射鏡或棱鏡的位置，從而精確調(diào)整光路徑。反射丘審中即率反射道F-PK激光器光纖光柵解調(diào)儀壓電點(diǎn)膠閥壓電陶瓷的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變壓電噴射閥閥門(mén)的開(kāi)合，流量及點(diǎn)膠速度可控。焊線機(jī)壓電陶瓷可控制壓電鉗，從而控制引線