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如何选择高温型振动式物位开关压电陶瓷

2018-08-22

  压电陶瓷是一种新兴的功能陶瓷材料,它可以将机械能与电能相互转换,具有正负压电效应,在我们的振动式物位开关仪表测量中,起到非常重要的作用。压电陶瓷片是振动式物位开关的核心部件,它使仪表探头在谐振频率下产生振动及信号接收,并通过智能电路单元处理分析输出一个开关信号,来判断物料的存在。因此,如何选择高温型振动式物位开关压电陶瓷就显得颇为关键。
高温型振动式物位开关压电陶瓷
  事实上,压电陶瓷具有压电效应,是由于陶瓷内部存在自发极化行为,再经过人工极化处理而被迫取向排列后,陶瓷内部存在剩余极化强度,在外界(如压力或电场)的作用下使此极化强度发生变化,陶瓷就出现了压电效应。衡量压电陶瓷的性能参数,通常有介电常数ε,压电常数d,机电耦合系数kp,品质因数Qm以及居里温度Tc等等。
  温度因素对压电陶瓷性能的影响最为敏感,它有一个极限使用温度,当温度达到这一极限温度时,压电陶瓷就会失去压电性能,这一温度叫居里温度。随着温度的上升,压电材料的一些电特性参数会下降,影响传感器的输出灵敏度,并使传感器的低频响应变坏。
  通常地,一般压电陶瓷的安全工作温度处于0℃到1/2居里温度之间。鉴于物位开关的实际工况的复杂性,尤其在高温工况下,对压电陶瓷材料的性能提出了更高的要求。如果在较高的工作温度下选用温度特性差的压电材料,料位开关的振动会很快减弱,经常出现误动作,或使压电陶瓷损坏,振动开关失效,从而无法检测或判断物料的存在,影响正常的工业生产。
  因此,在对高温等恶劣环境下工作的压电陶瓷进行选型时,应尽量选居里温度高些和热稳定性好的压电材料,以期获得较宽的工作温度范围;同时选用的压电陶瓷的介电常数、压电常数和机电耦合系数应尽可能大;除此之外,还应选择添加有“变价”添加物的压电材料,使材料“软”“硬”性质兼有,以提高材料的温度稳定性和时间稳定性。
  经过工程师对压电陶瓷应用的深入研究,和对压电陶瓷的多次高温试验,选择适合高温工况工作的压电器件,使金沙公司生产的振动式物位开关可以在高温的工况下稳定工作。因此,产品也得到了客户的广泛认可。
(js12345金沙官网首页研发中心2018年8月22日发布)


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