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温度变化对PZT压电陶瓷促动器/平台的影响

更新时间：2020-12-07 13:17:16点击次数：4713次


经常有朋友咨询，使用压电陶瓷的环境复杂多变，特别是温度，可能有着较大的波动，想了解温度对压电陶瓷的影响，下面给大家具体介绍下。



1、居里温度



居里温度取决于压电材料。通常，叠堆压电陶瓷的居里温度为150℃或340℃。高压陶瓷居里温度点为215℃或340℃。如果材料超过居里温度点，那么铁电特性和压电特性会消失。所以在居里温度点以下工作非常重要。如果压电陶瓷被加热达到居里温度，会因温度产生退极化。如果材料退极化，压电效应会消失。如果工作在静态或者准静态条件下，陶瓷生热可以被忽略。在动态工作的时候需要考虑(动态使用发热大)。



2、温度特性



温度变化是影响压电陶瓷定位精度的一个非常重要的因素，压电陶瓷的性能会随温度的改变而产生明显的变化。叠堆共烧压电陶瓷的使用温度为-25℃~+80℃。超过100℃以上使用，陶瓷的性能会大幅下降，温度升高压电陶瓷的位移会受到一定程度的影响。




如果将陶瓷加热到居里温度点，陶瓷将会退极化，压电效应将会随之消失，且不可恢复。




当温度比室温低时，压电效应随之降低。在温度<260K时，大约每K损失0.4%的伸长量，在液态氮环境下，陶瓷的伸长量约为室温环境下的10%左右。


热膨胀系数


低压叠堆陶瓷轴向热膨胀系数为 -5ppm/℃;




高压叠堆陶瓷轴向热膨胀系数为 +2ppm/℃。


压电陶瓷低温位移变化




与室温环境相比，低温环境下不同电压对应的位移要相对减小。


压电陶瓷高温位移变化





与室温环境相比，高温环境下陶瓷高度减小，但是位移行程相对不变。




压电陶瓷的迟滞随着温度的下降而降低。压电陶瓷的迟滞是铁电极化的结果，在非常低的温度，例如4K时，电偶极子几乎没有变化(电畴转变)，所以迟滞非常低。而在室温范围内，温度变化对迟滞变化的影响是非常小的，可以忽略不计。下图为温度在4K和300K时，压电陶瓷迟滞的变化曲线。






适用于低温及高温下的压电运动产品


1、低温环境压电定位台



XD103系列压电纳米定位台是专为极低温、强磁场环境而研发设计，采用低温压电驱动，外壳采用轻型材料。芯明天XD103为XY二维扫描运动，它的体积小巧，尺寸仅33×33×14.6mm，中心具有10×10mm通孔。所有组件均采用低温强磁兼容版本，以保证其在低温强磁下的性能。





特点


耐低温可达4K

耐强磁
4K温度下位移达10μm@150V
分辨率可达0.5nm
开环驱动，快速响应


4K温度下技术参数



型号：XD103.XY50K

运动方向：X、Y
标称行程范围：10μm
驱动电压：0~150V
开环分辨率：0.5nm
空载谐振频率：500Hz
带载150g谐频：160Hz
静电容量：0.75μF/轴
材料：钛合金、铝
承载：达150g



2、高温压电陶瓷

高压压电陶瓷



高温高压压电陶瓷叠堆促动器工作温度可高达200℃，出力可达50000N，位移可达100μm以上。高压叠堆陶瓷因其出力大、静电容量低等特点，非常适用于大负载以及加载预载力后的动态应用。





高温压电陶瓷堆栈



高温压电陶瓷堆栈是是专为在高温和高频率下工作而设计的。工作温度上限可达200℃，并与高频工作相结合，非常适合高温和高频的应用场合。它的驱动电压为200V，位移可达45μm以上，标准截面尺寸为3×3mm或5×5mm。






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