Nieuws

Je bent hier: Thuis / Nieuws / Basisprincipes van piëzo-elektrische keramiek / Toepassing van piëzo-elektrische keramiek in de nieuwe velden(1)

Toepassing van piëzo-elektrische keramiek in de nieuwe velden(1)

Aantal keren bekeken: 1 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 16-09-2019 Herkomst: Locatie

Informeer

Sinds de gebroeders Curie in 1880 het piëzo-elektrische effect van toermalijn ontdekten, begon de geschiedenis van piëzo-elektrische keramiek met kwarts en BaTiO3. Keramiek heeft een belangrijke rol gespeeld in de geschiedenis van piëzo-elektrische materialen. Na de ontdekking van PZT-piëzo-elektrische keramiek is de snelheid waarmee piëzo-elektrische keramiek wordt toegepast echter enorm versneld en heeft de toepassing van piëzo-elektrische keramiek een nieuwe situatie aangenomen.

Piëzo-elektrische keramiek is functionele keramische materialen die mechanische energie en elektrische energie in elkaar omzetten en een piëzo-elektrisch effect hebben. Het zogenaamde piëzo-elektrische effect verwijst naar het fenomeen dat de polarisatie (of het elektrische veld) wordt geïnduceerd door spanning of dat de spanning (of spanning) wordt geïnduceerd door het elektrische veld. Het eerste is een positief piëzo-elektrisch effect en het laatste is een negatief piëzo-elektrisch effect. Elektrisch effect. Tot nu toe is dit piëzo-elektrische effect van piëzo-elektrische buistransducers zijn toegepast op veel gebieden die nauw verband houden met het leven van mensen, waaronder het industriële, militaire, medische en dagelijkse leven. Het is duidelijk dat het onderzoek naar piëzo-elektrische keramiek van groot belang is. Met de komst van nieuwe processen en nieuwe materialen verandert piëzo-elektrische keramiek elke dag. Dit artikel beschrijft enkele nieuwe toepassingen van piëzo-elektrische keramiek. brede toepassing van piëzo-elektrische keramiek wordt veel gebruikt. Over het algemeen kan het worden onderverdeeld in frequentieregeling, transducerdetectie en opto-elektronische apparaten. piëzo-elektrische keramische frequentieregelapparaten omvatten filters, resonatoren en vertragingslijnen. Deze apparaten worden gebruikt in de tracker-, microcomputer- en kleuren-tv-vertragingscircuits. Piëzo-elektrische keramische platen (piëzo-elektrische vibrators) genereren mechanische trillingen met een bepaalde frequentie onder invloed van een externe wisselspanning. Over het algemeen is de amplitude van dergelijke trillingen klein, maar wanneer de frequentie van de aangelegde spanning hetzelfde is als de natuurlijke mechanische trillingsfrequentie van de piëzo-elektrische vibrator, wordt resonantie veroorzaakt en wordt de amplitude aanzienlijk vergroot. Op dit moment genereert het elektrische wisselveld spanning door het omgekeerde piëzo-elektrische effect, en de spanning genereert een stroom door het positieve piëzo-elektrische effect.

Piëzo-elektrische apparaten worden niet alleen veel gebruikt in industriële en civiele producten, maar ook in militaire toepassingen. Bijvoorbeeld, piëzo-keramische transducers worden al lange tijd gebruikt voor ontsteking. In 1969 gebruikte China piëzo-elektrische materialen op piëzo-elektrische zekeringen, uitgerust met nieuwe 40 raketten, en begon met massaproductie. De maximale jaarlijkse productie bedroeg meer dan 3 miljoen stuks en de cumulatieve productie in 103 jaar bedroeg meer dan 20 miljoen stuks. Er zijn bijna 103 varianten, voornamelijk gebruikt in pantserdoordringende projectielen. Andere belangrijke gebieden, zoals radar, militaire communicatie- en navigatieapparatuur, vereisen een groot aantal piëzokeramische filters en piëzo-elektrische SAW-filters. Zoals het Amerikaanse technologie- en marktevaluatiebureau onlangs in het Tamar-rapport heeft opgemerkt, zijn piëzo-elektrische filters een basiscomponent waar mensen weinig aandacht aan besteden, maar die zonder filters wel belangrijk zijn. Moderne communicatie-, navigatie- en defensieapparatuur zullen niet werken. Deze essentiële rol van piëzo-elektrische filters heeft een enorme markt gevormd en de toepassing ervan blijft zich uitbreiden. Neem mijn geval als voorbeeld. Ontwikkelde en produceerde jarenlang vele soorten piëzo-elektrische keramische filters, piëzo-elektrische SAW-filters, SAW-vertragingslijnen en vibrators; ontwikkelde en produceerde verschillende soorten piëzo-elektrische versnellingsmeters, piëzo-elektrische gyroscopen en elektrische druk-inclinometers, enz., die op grote schaal worden gebruikt in militaire en civiele toepassingen.

2 nieuwe apparaten en nieuwe applicaties

Nieuwe piëzo-elektrische actuatoren met een grote verplaatsing worden steeds vaker gebruikt sinds de uitvinding van piëzo-elektrische actuatoren, vooral meerlaagse piëzo-elektrische actuatoren, vooral bij nauwkeurige positionering. Meerlaagse piëzo-elektrische actuatoren worden in het buitenland op grote schaal gebruikt in brandstofinjectiesystemen en ophangsystemen. Het is algemeen bekend dat technieken voor het verschuiven van piëzo-elektrische keramiek of elektrostrictieve piëzo-keramiek een buigbloedspanningscomposietstructuur, een enkele wafel en een dubbele wafelstructuur omvatten. Elk van deze technologieën heeft echter overeenkomstige beperkingen in termen van grootte, massa, maximale verplaatsing en draagvermogen. Er is een nieuwe keramische actuator uit één stuk ontwikkeld die een zeer hoge axiale verplaatsing (1000 μm) bereikt en bestand is tegen gematigde drukken van ongeveer 0,6 MPa. De unieke structuur van deze keramische actuator, 'rood' genoemd (samengesteld uit een reducerende laag en een interne offset-oxidelaag), geeft hem een spannings-rekkarakteristiek die breder is dan andere structurele bereiken. De 'regen'-structuur kan worden gemaakt door het sinteren in de atmosfeer en het heetpersen van keramiek, vooral PLZT-piëzo-elektrische en elektrostrictieve keramiek. Bijvoorbeeld 2/53/47 (La/Zr/Ti). 5,5/56/44, 8 6/65/35 en 8/70/30. Aydin Dogan en anderen van het International Actuator and Transducer Center van de Universiteit van Pennsylvania hebben marmer- en koepelactuators ontwikkeld. De koepelactuator bestaat uit een cilindrisch piëzo-elektrisch keramisch element, ingeklemd tussen twee afgeknot kegelvormige metalen kappen, dat een verplaatsing vertoont van 40 keer die van een keramische component van dezelfde grootte en een effectieve piëzo-elektrische ladingscoëfficiënt. Ongeveer 40 keer zoveel als PZT zelf.

Typische toepassingen voor deze nieuwe keramische actuatoren zijn onder meer lineaire actuatoren, zuiger- en caviteitspompen, schakelaars, luidsprekers, manometers, vibrators, waterstralen en ontvangers, optische deflectoren, relais, apparaten voor ruisonderdrukking en subtractietrilling en intelligente systemen. Met name marmer- en koepelactuators hebben een groot potentieel in de auto-industrie, ze kunnen worden gebruikt als sensoren en dempercomponenten, schakelelementen van kleppen. De marmeren actuator wordt gebruikt in toepassingen waarbij het formaat klein is en de respons snel is. Het is met succes gebruikt in de optische scanners. Geheugenopslagschijf met hoge dichtheid. Een ander mogelijk gebruik van een actuator van het kraaltype, zoals een CDROM-drive en een magnetisch-optisch geheugenopslagstation, is de nauwkeurige positionering ervan voor transport. De marmer- en koepelactuators kunnen ook worden gebruikt in hydrofoons, versnellingsmeters en aero-akoestische transducers. Functies voor verschillende soorten piëzo-keramische actuatoren. Piëzo-elektrische en elektrostrictieve keramische actuatoren kunnen worden onderverdeeld in starre verplaatsingsinrichtingen en resonante verplaatsingsinrichtingen. Het resonante verplaatsingsapparaat is een wisselende spanning die wordt gegenereerd door een excitatie van een elektrisch wisselveld met een mechanische resonantiefrequentie, zoals een piëzo-elektrische ultrasone motor. Ter vervanging van de gewone elektromagnetische motor. Onderzoekers hebben veel moeite gedaan om ultrasone motoren met hoog vermogen te ontwikkelen. Ultrasone motoren worden gekenmerkt door 'lage snelheid en hoog koppel', wat in direct contrast staat met de hoge snelheid en het kleine koppel van elektromagnetische motoren.

De ultrasone motor die momenteel wordt ontwikkeld, heeft een staande golftype en een staande golftype van het transmissiegolftype, dat ook wel een vibratiekoppelingstype wordt genoemd. Het trilorgaan is gekoppeld aan de piëzo-elektrische actuator om vanaf het uiteinde een horizontale elliptische beweging te produceren. Over het algemeen heeft het staande golftype een hoog rendement, maar er is een gebrek aan controleproblemen in de positieve en negatieve klokrichting. Nu is er een lineaire ultrasone motor ontwikkeld die meerdere lagen piëzo-elektrische actuatoren en stemvorkvormige metalen poten combineert. Omdat de mechanische resonantiefrequentie tussen de twee benen enigszins verschilt, kunnen de twee benen worden bestuurd door de aandrijffrequentie te veranderen. Het faseverschil tussen de buigtrillingen. De glijdende beweging is vergelijkbaar met het gebruik van de voor- en achterbenen door het paard. Bij aandrijving met een 6 V-spanning van 98 kHz heeft de testmotor met een afmeting van 20 mm x 20 mm x 5 mm een maximale snelheid van 20 m/s, een maximale trekkracht van 2 N en een maximaal rendement van 20% (aangedreven vermogen van 0,7 W). Deze motor is gebruikt op precisie xY-platforms.

De transmissiemodus (type oppervlaktegolf) combineert twee soorten staande golven met twee soorten faseverschillen van 90° in tijd en ruimte, en heeft het voordeel dat zowel de voorwaartse als de achterwaartse rotatierichting controleerbaar zijn. Door middel van de elastische transmissiekracht die wordt gegenereerd door de piëzo-elektrische keramische platen , de ringvormige schuif die in contact is met het elastische golfoppervlak dat aan het piëzo-elektrische lichaam is gehecht, wordt vanuit twee richtingen aangedreven door de sinus- en cosinusspanningsingangen te veranderen. Een ander voordeel is dat de structuur erg dun is, waardoor hij geschikt is om te gebruiken als autofocusapparaat in een camera. Canon's 'EOS' cameraserie 80 is uitgerust met een ultrasoon motormechanisme.