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從研發(fā)認(rèn)識(shí)計(jì)為

應(yīng)用于料位開關(guān)的壓電陶瓷的測(cè)量

2014-07-25

  壓電陶瓷是振動(dòng)式料位開關(guān)驅(qū)動(dòng)音叉探頭振動(dòng)和檢測(cè)器振動(dòng)的關(guān)鍵部件。對(duì)壓電陶瓷片關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)是其研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中重要一環(huán)。衡量壓電陶瓷的性能參數(shù),通常有,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。其中,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是由其材料特性決定的,而介電常數(shù)ε不僅與材料特性有關(guān),還與壓電陶瓷幾何形狀相關(guān)。在研發(fā)和生產(chǎn)中,往往通過(guò)測(cè)量靜態(tài)電容值來(lái)衡量壓電陶瓷性能,靜態(tài)電容由壓電陶瓷的介電常數(shù)和其幾何外形冊(cè)寸決定。因此,如何準(zhǔn)確測(cè)量電容值是壓電陶瓷應(yīng)用中的必要環(huán)節(jié)。
應(yīng)用于料位開關(guān)的壓電陶瓷的測(cè)量

  通常,可以通過(guò)LCR數(shù)字電橋來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量壓電陶瓷的電容值。壓電陶瓷的靜態(tài)電容測(cè)量結(jié)果與測(cè)量環(huán)境密切相關(guān),比如濕度和空氣流動(dòng),使測(cè)量結(jié)果往往極不穩(wěn)定,顯示的測(cè)量電容值跳變狀態(tài)。為減少測(cè)量誤差,可以設(shè)計(jì)如圖專用的壓電陶瓷夾具,用電橋電纜兩個(gè)夾子夾住自制夾具的兩個(gè)電極,將壓電陶瓷放入夾具的兩個(gè)銅片中來(lái)測(cè)量。壓電陶瓷片剛插入夾具時(shí),數(shù)值跳變大,經(jīng)過(guò)秒級(jí)時(shí)間后跳變范圍明顯變小,最后只會(huì)在最后2位數(shù)上發(fā)生跳變。對(duì)跳變數(shù)據(jù),可以取跳變位的最大最小值平均值得方法進(jìn)行記錄。如16xx皮法,xx是跳變位,其變化在20~54時(shí),則測(cè)量結(jié)果為1647皮法。

  在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中,壓電組件是通過(guò)機(jī)械固定的預(yù)緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)其對(duì)特定振動(dòng)探頭實(shí)施驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)的。給壓電器件施加不同的預(yù)緊力對(duì)其振動(dòng)特性有較大的影響。比如驅(qū)動(dòng)體工作頻率隨著力矩的變化而變小。需要特別指出的是,隨著螺栓擰緊力矩的增大,壓電陶瓷片的靜態(tài)電容先是減小,當(dāng)減小到一定值時(shí),隨著擰緊力矩的增大,又逐漸增大。利用壓電陶瓷的這種電特性,在進(jìn)行壓電器件的裝配時(shí),可以方便地找到較合適的預(yù)緊力。一般地,使壓電陶瓷組的靜態(tài)電容達(dá)到(1~1.05)C0時(shí)的預(yù)緊力為最佳的。在進(jìn)行壓電器件的裝配時(shí),預(yù)緊前,首先應(yīng)用數(shù)字電橋電容表測(cè)出壓電陶瓷片的靜態(tài)電容C0,再慢慢對(duì)壓電陶瓷片進(jìn)行預(yù)緊,并注意觀察其靜態(tài)電容的變化,當(dāng)電容值達(dá)到(1~1.05)C0范圍內(nèi)時(shí),這時(shí)預(yù)緊力達(dá)到最佳。預(yù)緊力太小,壓電陶瓷輸出的驅(qū)動(dòng)力較小;預(yù)緊力過(guò)大,會(huì)影響壓電陶瓷的振動(dòng),且壓電片容易破碎。

  計(jì)為自動(dòng)化除研發(fā)生產(chǎn)各種振動(dòng)式物位開關(guān)射頻導(dǎo)納料位開關(guān)外,還生產(chǎn)高品質(zhì)(防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP66/IP67)的磁翻板液位計(jì)


(深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2014年7月25日發(fā)布)

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