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壓電陶瓷的動態力
發布時間:2018-06-22        瀏覽次數:380        返回列表
 我們都知道,給壓電陶瓷加載電壓之後,它會隨著驅動電壓的升高而膨脹伸長,當電壓下降的時候,壓電陶瓷會回縮,由於壓電陶瓷具有極快的響應速度,因此在電流足夠大的情況下,壓電陶瓷會隨著驅動電壓升高或降低快速的膨脹與回縮,這時壓電陶瓷自身會產生一個拉力與壓縮力,兩種力交替出現,我們稱之為動態力。

當壓電陶瓷高頻動態工作的時候,自身產(chan) 生的動態力非常大,計算公式如下:

從(cong) 動態力公式可以看出,即使沒有外部的負載,動態工作時壓電陶瓷自身仍會(hui) 產(chan) 生動態力。 

由於(yu) 壓電陶瓷是通過疊堆共燒工藝或者由壓電陶瓷片堆疊粘接而成,因此對於(yu) 拉力非常的敏感,過大的拉力會(hui) 造成壓電陶瓷的損壞。下圖為(wei) 由於(yu) 承受拉力而造成損壞的壓電陶瓷。

很大的動態力相當於(yu) 非常大的加速度作用在壓電陶瓷及內(nei) 部電極上,這種衝(chong) 擊會(hui) 導致其損壞。加速度計算公式如下:

比如一個(ge) 壓電陶瓷的位移是20μm,操作頻率是10kHz,計算得出加速度為(wei) 39500m/s2,這超過了地球重力加速度的4000倍。

如何規避動態力可能帶來壓電陶瓷損壞的風險呢?

我們(men) 在使用的過程中需要了解動態力的情況,通過計算來確定動態力的大小,再通過降低使用頻率或負載的方式減小動態力造成壓電陶瓷損壞的可能性。

壓電陶瓷帶負載之後,產(chan) 生的動態力會(hui) 更大。因此我們(men) 對於(yu) 動態應用的需求通常會(hui) 選擇帶有一定預緊力的封裝壓電陶瓷,例如芯明天的PSt 150係列 及PSt 1000係列PSt 1000/35/xx VS45係列壓電陶瓷的預緊力為(wei) 6000N,這也就是意味著該係列壓電陶瓷可以承受的zui大動態力為(wei) 6000N。

PSt 1000/35/200 VS45

 

沒有預緊力的壓電陶瓷,隻能在很低的頻率下可以使用。

舉(ju) 例:

我們(men) 選擇封裝型壓電陶瓷PSt 1000/16/200 VS25 這款產(chan) 品,負載為(wei) 10kg的前提下,zui大的使用頻率可以達到300Hz嗎? 

通過動態力公式計算,設頻率為(wei) 300Hz,計算得出動態力為(wei) 3655N,而該壓電陶瓷的預緊力為(wei) 1500N,動態力遠遠超過了預緊力。在此頻率下使用,必定會(hui) 導致壓電陶瓷的損壞;同樣采用動態力公式計算,假設動態力為(wei) 1500N,計算得出zui大使用頻率為(wei) 192Hz。

注意: 

1、動態操作壓電陶瓷需要加散熱裝置可快速的將壓電陶瓷產(chan) 生的熱量導出。

2、動態操作需要確保壓電陶瓷不受側(ce) 向力及剪切力。


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