▌工作原理 压电陶瓷是可以将电能转换成位移的功能性材料。当压电晶体在外力的作用下发生形变时，在晶体表面可以产生与外力成比例的电荷，这种由于机械力的作用而使晶体表面出现极化电荷的现象，称为正压电效应。同时，当压电晶体置于外电场中，由于电场的作用，晶体会发生变形，形变的大小和外电场强度的大小成正比，这种由于电场的作用而使压电晶体发生形变的现象，称为逆压电效应。 

▌特点 ▶ 体积小 ▶出力大 ▶高分辨率 ▶ 响应速度快 ▶ 换能效率高 

▌压电陶瓷材料特性 d31：-290picometer/Volt d33：+635picometer/Volt 相对介电常数Rel.dielectric constant ε：5400 居里温度Curie temperature：150℃ 密度Density：8g/cm3 弹性柔顺常数S33 ：18×10-12m2/N 使用温度：-25~+80℃

 ▌树脂 高性能环氧树脂封装，温度范围：-25~80℃ 特殊树脂可选，例如低温-273℃应用超薄树脂封装 绿色树脂厚度0.5mm,灰色树脂厚度50μm

▌使用注意事项 ▶不要使用超过参数表规定的电压范围来驱动压电促动器。 ▶压电促动器所在的环境应保持干燥。且应避免长期处于高直流电场和相对湿度较高的环境。 ▶不要拆卸压电陶瓷。(警告:可能会导致电击!) ▶不要跌落陶瓷，避免任何形式的机械撞击。 ▶在进行操作时，对压电促动器进行短路非常重要。温度变化及负载的变化会引起压电促动器电极充电，如果不对引线进行短路，可能会产生高压电场：即促动器会充电，再迅速放电，特别是对于没有预紧的促动器，可能会被直接损坏。建议使用电阻进行放电。 ▶压电促动器为有预载力的压电陶瓷，可以承受一定的拉力，但是不能承受扭力、弯曲力或侧向力，这种力可能直接损坏促动器，必须加以避免。可以通过球头灵活转接或者适当的导向机构去除侧向力。 

▌迟滞  压电陶瓷升压曲线和降压曲线之间存在位移差。在同一个电压值下，上升曲线和下降曲线上的位移值有明显的位移差，且这个位移差会随着电压变化范围的改变而改变，驱动电压越小则位移差也会相应越小，压电陶瓷的迟滞一般在给定电压对应位移值的10%-15%左右。

 ▌蠕变  蠕变是指当施加在压电陶瓷的电压值不再变化时，位移值不是稳定在一固定值上，而是随着时间缓慢变化，在一定时间之后才会达到稳定值。上图变化的最大差即为蠕变值。

 ▌使用温度 使用温度：-20℃ ~+80℃（具体取决于树脂），超过100℃，压电陶瓷的性能会大幅下降，超过居里温度压电陶瓷将永久性退极化。

 ▌分辨率 压电陶瓷具有非常高的分辨率，激光干涉仪测得压电陶瓷分辨率为0.01nm,因此压电陶瓷所能表现出的分辨率取决于驱动电源的最小输出信号。

 ▌响应时间  由于压电陶瓷的响应频率很高，压电陶瓷随驱动电压的变化而快速伸缩。。压电陶瓷的最快响应时间取决于压电陶瓷的谐振频率。一般为压电陶瓷谐振时间的1/3内达到相应位移。 

 ▌电压范围 输出电压范围是在选择用于压电致动器的驱动器时要考虑的第一个考虑因素。 为了达到最大位移，驱动器应该能够产生满额定的执行器电压。通常，压电陶瓷的驱动额定电压范围为-30V至+150V，虽然高于额定正电压通常不会损坏致动器，但过高的电压可能导致电弧放电，从而可能损坏致动器并导致间歇性短路。压电致动器也可以容许小的负电压，这将增加致动器行程范围，但是必须非常小心，大多数压电陶瓷可以容许大约为最大正电压的10％至20％的负电压。 

▌出力  ▌位移与出力  ▶位移ΔL0： 是压电陶瓷产生的位移，这个数值是在空载条件下测得，即在压电陶瓷产生位移过程中不受任何阻力。对陶瓷施加电压后，测得相应位移。 ▶出力Fmax ：是压电陶瓷产生的最大出力，这个数值是压电陶瓷在位移为0时，测得的出力，即抵抗大刚度负载的推力

。 ▌恒定负载的情况下  如果负载是恒定的，额定的位移可以达到的额定电压时，收缩的位置是作为一个参考点。 ▌可变负载的情况下  受到变力时，压电陶瓷的位移会有一定的损失，具体损失大小取决于外部机械弹簧的刚度。 

 ▌温度特性 温度变化是影响压电陶瓷纳米定位精度的一个非常重要的因素，压电陶瓷的性能会随着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℃。超出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的影响，取决于距离居里温度差值。如果将陶瓷加热到居里温度点，将会产生退极化，压电效应将会随之消失，且不可恢复。当与室温相比温度降低时，压电效应随之降低。在低温＜260K时，大约是每K损失0.4%，在液态氮的环境下，陶瓷的伸长度约为室温环境下的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/℃。 

▌关于可靠性 OEM叠堆型压电促动器主要失效模式为，绝缘电阻下降引起的短路模式，诱发绝缘性能下降的机理尚未完全破解，而从目前掌握的情况来看在静态使用模式（加载直流电压）与动态使用模式（加载脉冲电压）下的故障发生率有较大差别。而且，与一般电子元件无异，除了外加电压及环境温度等因素外，受温度的影响也较大。 Ø 静态使用模式（加载直流电压） 从实验结果中，分别获得了驱动电压、环境温度、相对湿度、环境温度的经验性加速系数，以加速条件下观察到的MTTFs作为基准值，利用公式（1），推算时间环境下的MTTFr值。 MTTFr=MTTFs×Av×Ah×At .......(1) MTTFr : 估计值 MTTFs : 参考值(=500小时) Av：关于驱动电压的加速系数=（150/Vr）3.2   Vr：实际工作电压（V） Ah：关于相对湿度加速系数=（90/Hr）4.9      Hr：实际使用中的相对湿度（RH%） At：关于环境温度加速系数=1.5(40-Tr)/10         Tr：实际使用中的环境温度（℃） 例如：环境为温度为25℃，相对湿度为60%，驱动电压为100V情况下，计算结果如下 MTTFr=500×（150/100）3.2×(90/60)4.9×1.5(40-25)/10           =500×3.66×7.29×1.8           ≈24500小时(2.8年) Ø 使用脉冲电压 当压电促动器以脉冲形式进行驱动时，由于压电陶瓷介电损耗产生热量，会导致本体温度上升。因此，压电促动器不易受到湿度的影响，从而极大地提高了使用寿命。然而，这种效果受压电陶瓷的形状、脉冲波形和频率的影响，因此，目前无法像加载直流电压时那样，用具体数学公式计算出结果。以“PZ 150/2×3/7”为例，当以500Hz的频率加载0~150V的矩形波时，经过500小时后（相当于9亿次）仍未发生故障。而在压电促动器的固定方法或电压上升或下降，压电促动器会产生振铃现象，从而造成物理伤害，对此要格外引起注意。

 ▌注意电击 压电驱动器可产生危险电压，应由具有适当资质的人员在观察员的监督下使用，并接受适当的急救培训。当有暴露的导体时，不要操作压电驱动器。

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