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選擇高溫型振動式物位開關(guān)壓電陶瓷的考量因素

2018-08-22

  壓電陶瓷片是振動式物位開關(guān)的核心部件,它使儀表探頭在諧振頻率下產(chǎn)生振動及信號接收,并通過智能電路單元處理分析輸出一個開關(guān)信號,來判斷物料的存在。如果在較高的工作溫度下選用溫度特性差的壓電材料,料位開關(guān)的振動會很快減弱,經(jīng)常出現(xiàn)誤動作,或使壓電陶瓷損壞,振動開關(guān)失效,導(dǎo)致無法檢測或判斷物料的存在,從而影響生產(chǎn)的正常進行。既然壓電陶瓷的好壞在較高工作溫度下對料位開關(guān)有這么大的影響,那么,選擇高溫型振動式物位開關(guān)壓電陶瓷都有哪些考量的因素呢?
選擇高溫型振動式物位開關(guān)壓電陶瓷的考量因素
  我們知道,作為一種新興的功能陶瓷材料,壓電陶瓷具有壓電效應(yīng),它可以將機械能與電能相互轉(zhuǎn)換。而壓電陶瓷之所以具有正負壓電效應(yīng),是由于其內(nèi)部存在自發(fā)極化行為,這些自發(fā)極化再經(jīng)過人工極化工序處理而被迫取向排列后,陶瓷內(nèi)即存在剩余極化強度。如果在外界(如壓力或電場)的作用下能夠使此極化強度發(fā)生變化,陶瓷就出現(xiàn)了壓電效應(yīng)。
  基于此,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,機電耦合系數(shù)kp,品質(zhì)因數(shù)Qm以及居里溫度Tc等等。所以,在選擇高溫型振動式物位開關(guān)壓電陶瓷時也主要應(yīng)從上述參數(shù)進行考量。
  首先,溫度因素對壓電陶瓷性能的影響最為顯著。壓電陶瓷有一個極限使用溫度,當(dāng)溫度達到這一極限溫度時,壓電陶瓷就會失去壓電性能,這一溫度被稱為居里溫度。隨著溫度的上升,壓電材料的一些電特性參數(shù)會進一步下降,從而影響傳感器的輸出靈敏度,并使傳感器的低頻響應(yīng)變壞。
  一般情況下,壓電陶瓷的安全工作溫度處于0℃到1/2居里溫度之間。而由于物位開關(guān)具體應(yīng)用工況較為復(fù)雜,尤其在高溫工況下,對壓電陶瓷材料的性能提出的要求更高。
  因此,在對高溫等惡劣環(huán)境下工作的壓電陶瓷進行選型時,為獲得較寬的工作溫度范圍,應(yīng)盡量選取居里溫度高些和熱穩(wěn)定性好些的壓電材料。
  其次,選用的壓電陶瓷的介電常數(shù)、壓電常數(shù)和機電耦合系數(shù)應(yīng)盡可能大。
  最后,為提高材料的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性,還應(yīng)選擇添加有“變價”添加物的壓電材料,以使材料“軟”“硬”性質(zhì)兼有,穩(wěn)定性更強。
  經(jīng)過對壓電陶瓷應(yīng)用的深入研究和多次高溫試驗,計為工程師選擇適合高溫工況工作的壓電器件,為計為振動式物位開關(guān)在高溫工況下穩(wěn)定工作提供了可靠保障。計為儀表在實踐中的穩(wěn)定表現(xiàn),也受到了用戶的一致好評。
  以上是“選擇高溫型振動式物位開關(guān)壓電陶瓷的考量因素”的相關(guān)介紹,希望能夠?qū)x表同行們有所幫助,如欲了解更多物位開關(guān)(料位開關(guān)、液位開關(guān))、物位計(料位計、液位計)等物位測量儀表方面的知識,歡迎關(guān)注微信公眾號:Jiweimeter。

(深圳計為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2018年8月22日發(fā)布)

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