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      從研發認識計為

      振動式液位開關中壓電陶瓷組成的匹配問題

      2014-08-07

        壓電陶瓷具有很敏感的電特性,作為傳感器使用時,它能將極其微弱的機械振動轉換成電信號,可用于聲納系統、氣象探測、遙測環境保護、家用電器等;同時,在其兩端施加一定規律的變化電壓,壓電陶瓷在電場作用下將產生一定規律的形變,雖然這種形變量很小,往往是小于其本身尺寸的千萬分之一,但是基于這個原理制作的精確控制機構——壓電驅動器,在精密儀器和機械的控制、微電子技術、生物工程等領域得到廣泛應用。計為自動化研發生產的振動式物位開關和液位開關,就是利用了壓電陶瓷的這兩種特性,把它作為振動探頭驅動和檢測的器件。
        壓電陶瓷組件是振動式物位開關中的核心零部件,在深圳計為自動化技術有限公司研發的振棒料位開關和音叉液位開關產品中,使用了6片壓電陶瓷作為振動驅動(應用壓電陶瓷的逆壓電效應)和1片壓電陶瓷作為檢測(應用壓電陶瓷的壓電效應)。作為驅動振動的6片壓電陶瓷,在結構上采取機械上串聯、電學上并聯的形式。計為自動化研發工程師經過大量試驗證明,這由6+1組成的壓電組件中,各個壓電陶瓷片必須相互匹配,匹配不好可能導致探頭振動微弱甚至無法振動,造成儀表誤動作,影響儀表測量的準確性。這里所說的匹配主要是指其靜態電容值的匹配。
        壓電陶瓷使用前,使用LCR數字電橋測量每片壓電陶瓷的靜態電容Cp值,并計算出平均電容值。以6片為一組,選用平均電容值差值相互間在±5%以內的壓電陶瓷成一組作為驅動,并選擇靜態電容與該6片電容值平均值盡量接近的壓電陶瓷片作為檢測,由此選得6+1壓電陶瓷片組成壓電陶瓷組件。經過這種匹配挑選的作為驅動的壓電陶瓷片,能保證工作時6片驅動片相位同步,實現振動探頭處于振動最佳振動狀態,而且檢測片檢測出的電壓值也是最大值,輸出電信號信噪比為最高,方便信號處理電路進一步分析處理。
        下圖是計為自動化音叉液位開關壓電陶瓷組件組成圖。

      壓電陶瓷裝配圖  壓電陶瓷組件

        以上就是有關“振動式液位開關中壓電陶瓷組成的匹配問題”的相關介紹,如欲了解更多物位開關方面的知識,歡迎關注微信公眾號:Jiweimeter。


      (深圳計為自動化技術有限公司研發中心2014年8月7日發布)


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