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如何選擇高溫型振動(dòng)式物位開(kāi)關(guān)壓電陶瓷
2018-08-22
壓電陶瓷是一種新興的功能陶瓷材料，它可以將機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換，具有正負(fù)壓電效應(yīng)，在我們的振動(dòng)式物位開(kāi)關(guān)儀表測(cè)量中，起到非常重要的作用。壓電陶瓷片是振動(dòng)式物位開(kāi)關(guān)的核心部件，它使儀表探頭在諧振頻率下產(chǎn)生振動(dòng)及信號(hào)接收，并通過(guò)智能電路單元處理分析輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，來(lái)判斷物料的存在。因此，如何選擇高溫型振動(dòng)式物位開(kāi)關(guān)壓電陶瓷就顯得頗為關(guān)鍵。
事實(shí)上，壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)，是由于陶瓷內(nèi)部存在自發(fā)極化行為，再經(jīng)過(guò)人工極化處理而被迫取向排列后，陶瓷內(nèi)部存在剩余極化強(qiáng)度，在外界（如壓力或電場(chǎng)）的作用下使此極化強(qiáng)度發(fā)生變化，陶瓷就出現(xiàn)了壓電效應(yīng)。衡量壓電陶瓷的性能參數(shù)，通常有介電常數(shù)ε，壓電常數(shù)d，機(jī)電耦合系數(shù)kp，品質(zhì)因數(shù)Qm以及居里溫度Tc等等。
溫度因素對(duì)壓電陶瓷性能的影響最為敏感，它有一個(gè)極限使用溫度，當(dāng)溫度達(dá)到這一極限溫度時(shí)，壓電陶瓷就會(huì)失去壓電性能，這一溫度叫居里溫度。隨著溫度的上升，壓電材料的一些電特性參數(shù)會(huì)下降，影響傳感器的輸出靈敏度，并使傳感器的低頻響應(yīng)變壞。
通常地，一般壓電陶瓷的安全工作溫度處于0℃到1/2居里溫度之間。鑒于物位開(kāi)關(guān)的實(shí)際工況的復(fù)雜性，尤其在高溫工況下，對(duì)壓電陶瓷材料的性能提出了更高的要求。如果在較高的工作溫度下選用溫度特性差的壓電材料，料位開(kāi)關(guān)的振動(dòng)會(huì)很快減弱，經(jīng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作，或使壓電陶瓷損壞，振動(dòng)開(kāi)關(guān)失效，從而無(wú)法檢測(cè)或判斷物料的存在，影響正常的工業(yè)生產(chǎn)。
因此，在對(duì)高溫等惡劣環(huán)境下工作的壓電陶瓷進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)盡量選居里溫度高些和熱穩(wěn)定性好的壓電材料，以期獲得較寬的工作溫度范圍；同時(shí)選用的壓電陶瓷的介電常數(shù)、壓電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)應(yīng)盡可能大；除此之外，還應(yīng)選擇添加有“變價(jià)”添加物的壓電材料，使材料“軟”“硬”性質(zhì)兼有，以提高材料的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性。
經(jīng)過(guò)工程師對(duì)壓電陶瓷應(yīng)用的深入研究，和對(duì)壓電陶瓷的多次高溫試驗(yàn)，選擇適合高溫工況工作的壓電器件，使計(jì)為公司生產(chǎn)的振動(dòng)式物位開(kāi)關(guān)可以在高溫的工況下穩(wěn)定工作。因此，產(chǎn)品也得到了客戶的廣泛認(rèn)可。
溫度因素對(duì)壓電陶瓷性能的影響最為敏感，它有一個(gè)極限使用溫度，當(dāng)溫度達(dá)到這一極限溫度時(shí)，壓電陶瓷就會(huì)失去壓電性能，這一溫度叫居里溫度。隨著溫度的上升，壓電材料的一些電特性參數(shù)會(huì)下降，影響傳感器的輸出靈敏度，并使傳感器的低頻響應(yīng)變壞。
通常地，一般壓電陶瓷的安全工作溫度處于0℃到1/2居里溫度之間。鑒于物位開(kāi)關(guān)的實(shí)際工況的復(fù)雜性，尤其在高溫工況下，對(duì)壓電陶瓷材料的性能提出了更高的要求。如果在較高的工作溫度下選用溫度特性差的壓電材料，料位開(kāi)關(guān)的振動(dòng)會(huì)很快減弱，經(jīng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作，或使壓電陶瓷損壞，振動(dòng)開(kāi)關(guān)失效，從而無(wú)法檢測(cè)或判斷物料的存在，影響正常的工業(yè)生產(chǎn)。
因此，在對(duì)高溫等惡劣環(huán)境下工作的壓電陶瓷進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)盡量選居里溫度高些和熱穩(wěn)定性好的壓電材料，以期獲得較寬的工作溫度范圍；同時(shí)選用的壓電陶瓷的介電常數(shù)、壓電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)應(yīng)盡可能大；除此之外，還應(yīng)選擇添加有“變價(jià)”添加物的壓電材料，使材料“軟”“硬”性質(zhì)兼有，以提高材料的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性。
經(jīng)過(guò)工程師對(duì)壓電陶瓷應(yīng)用的深入研究，和對(duì)壓電陶瓷的多次高溫試驗(yàn)，選擇適合高溫工況工作的壓電器件，使計(jì)為公司生產(chǎn)的振動(dòng)式物位開(kāi)關(guān)可以在高溫的工況下穩(wěn)定工作。因此，產(chǎn)品也得到了客戶的廣泛認(rèn)可。
（深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2018年8月22日發(fā)布）
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