高溫型振動(dòng)式物位開關(guān)壓電陶瓷的考量因素

壓電陶瓷片是振動(dòng)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(dòng)及信號(hào)接收，并通過智能電路單元處理分析輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)，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(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)開關(guān)失效，導(dǎo)致無法檢測(cè)或判斷物料的存在，從而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。既然壓電陶瓷的好壞在較高工作溫度下對(duì)料位開關(guān)有這么大的影響，那么，選擇高溫型振動(dòng)式物位開關(guān)壓電陶瓷都有哪些考量的因素呢？

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(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換。而壓電陶瓷之所以具有正負(fù)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(qiáng)度。如果在外界（如壓力或電場(chǎng)）的作用下能夠使此極化強(qiáng)度發(fā)生變化，陶瓷就出現(xiàn)了壓電效應(yīng)。

振棒料位開關(guān)壓電陶瓷組裝完成

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(jī)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(dòng)式物位開關(guān)壓電陶瓷時(shí)也主要應(yīng)從上述參數(shù)進(jìn)行考量。

首先，溫度因素對(duì)壓電陶瓷性能的影響最為顯著。壓電陶瓷有一個(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(huì)進(jìn)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(duì)壓電陶瓷材料的性能提出的要求更高。

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)，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(jī)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(shí)間穩(wěn)定性，還應(yīng)選擇添加有“變價(jià)”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(qiáng)。

經(jīng)過對(duì)壓電陶瓷應(yīng)用的深入研究和多次高溫試驗(yàn)，計(jì)為工程師選擇適合高溫工況工作的壓電器件，為計(jì)為振動(dòng)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(jì)為儀表在實(shí)踐中的穩(wěn)定表現(xiàn)，也受到了用戶的一致好評(píng)。

審核編輯：符乾江