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溫度對物位開關壓電陶瓷性能的危害及應對

2017-06-21

　　壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料，被廣泛應用于醫學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等領域，在物位開關的產品上，也能見到它們的身影。作為振動式物位開關的驅動與接收單元，其性能穩定性直接關系到產品的壽命和工作可靠性。
　　壓電陶瓷的性能受過程溫度、環境濕度以及裝配時所受的應力等諸多因素的影響，其中尤以溫度對其造成的影響最大。具體來講，溫度變化對物位開關壓電陶瓷性能造成的危害，主要有以下幾點：
　　一、壓電陶瓷中存在亞穩態電疇（非180°疇），溫度釋放產生的熱能量極易改變亞穩定電疇的結構，引起部分電疇退極化，進而產生電性能的老化；
　　二、尤其在溫度突變的情況下，熱能量的突然聚集極易使電疇轉向，使壓電陶瓷產生不可逆的退極化。
　　三、在高溫作業過程中，物位開關因故障需要更換，而被測設備不能停機的情況下，新的物位開關置入被測量的高溫設備中，壓電陶瓷就面臨著因過程高溫驟變而退極化的風險，如果不采取保護措施，壓電陶瓷受損，直接影響物位開關的正常使用。
　　為減少溫度變化對物位開關壓電陶瓷性能造成的上述危害，深圳計為自動化技術有限公司的研發工程師采取了以下應對措施：
　　一、設計裝配方面
　　計為物位開關產品的壓電元件的設計裝配，全面考慮惡劣的工況環境，在壓電組件中增加了溫度緩沖隔離裝置，即使過程溫度發生突變，也不會引起壓電元件表面溫升過快，從而保護壓電陶瓷性能不受損。
　　二、選材方面

　　選用了溫度穩定性較高的壓電材料，以保證物位開關整體的優良性能。

（深圳計為自動化技術有限公司研發中心2017年6月21日發布）

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