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温度对物位开关压电陶瓷性能的危害及应对

2017-06-21

　　压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等领域，在物位开关的产品上，也能见到它们的身影。作为振动式物位开关的驱动与接收单元，其性能稳定性直接关系到产品的寿命和工作可靠性。
　　压电陶瓷的性能受过程温度、环境湿度以及装配时所受的应力等诸多因素的影响，其中尤以温度对其造成的影响最大。具体来讲，温度变化对物位开关压电陶瓷性能造成的危害，主要有以下几点：
　　一、压电陶瓷中存在亚稳态电畴（非180°畴），温度释放产生的热能量极易改变亚稳定电畴的结构，引起部分电畴退极化，进而产生电性能的老化；
　　二、尤其在温度突变的情况下，热能量的突然聚集极易使电畴转向，使压电陶瓷产生不可逆的退极化。
　　三、在高温作业过程中，物位开关因故障需要更换，而被测设备不能停机的情况下，新的物位开关置入被测量的高温设备中，压电陶瓷就面临着因过程高温骤变而退极化的风险，如果不采取保护措施，压电陶瓷受损，直接影响物位开关的正常使用。
　　为减少温度变化对物位开关压电陶瓷性能造成的上述危害，深圳计为自动化技术有限公司的研发工程师采取了以下应对措施：
　　一、设计装配方面
　　计为物位开关产品的压电元件的设计装配，全面考虑恶劣的工况环境，在压电组件中增加了温度缓冲隔离装置，即使过程温度发生突变，也不会引起压电元件表面温升过快，从而保护压电陶瓷性能不受损。
　　二、选材方面

　　选用了温度稳定性较高的压电材料，以保证物位开关整体的优良性能。

（深圳计为自动化技术有限公司研发中心2017年6月21日发布）

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