動態操作壓電陶瓷，您需要了解這幾點！

感謝關注芯明天科技——壓電納米定位技術行業！

壓電陶瓷由于其壓電特性、機電耦合系數高等特點在科研、工業、國防等精密定位控制領域得到廣泛的應用，其中壓電陶瓷動態操作應用占比較大，比如減震抑震、精密加工、精密檢測等等，需要動態應用的客戶在咨詢壓電陶瓷的時候往往希望可以獲得的使用頻率越大越好，那么壓電陶瓷到底可以實現多大的頻率呢？

因為影響頻率的因素有很多，且應用方式不盡相同，我們只提供壓電陶瓷在空載情況下的諧振頻率作為參考。而這一諧振頻率也就是壓電陶瓷的固有頻率并不能作為使用頻率，它所能體現的是壓電陶瓷的響應時間。

針對具體的應用，壓電陶瓷的使用頻率該如何評估呢？我們一起來了解一下:

功  率  限  制

為了延長壓電陶瓷的使用壽命，我們建議客戶在安全功率范圍內使用壓電陶瓷。

壓電陶瓷在動態操作下會因為伸縮過程內部的摩擦而生熱，過熱的溫度會影響壓電陶瓷的性能，甚至導致壓電陶瓷的損壞。

  系統諧振頻率系統諧振頻率

壓電陶瓷在加一定負載之后，系統的諧振頻率會隨之降低，所以確定了外部機械負載之后需要計算系統的諧振頻率。系統諧振頻率通常采用計算公式：

動  態  力

壓電陶瓷在動態操作的過程中，由于壓電陶瓷的快速伸縮，會產生動態力，動態力過大會導致壓電陶瓷在伸縮過程中受到拉力而影響使用壽命，甚至造成壓電陶瓷直接損壞。

因此動態操作我們推薦使用加載有一定預緊力的封裝型壓電陶瓷，但是預緊力是有限的，通常為壓電陶瓷zui大負載的十分之一左右，更高頻率動態應用，我們接受特殊定制更大預緊力的壓電陶瓷，原則上動態力不要超過預緊力，以保證壓電陶瓷不受動態力引起的過大拉力的影響，使壓電陶瓷的可靠性及使用壽命得到保障。

 尤其是外部加有負載的情況下，動態力會隨著負載增大大幅增加，更需要提前計算系統的動態力，以確保壓電陶瓷在安全動態力范圍內工作。動態力的計算公式如下：

芯明天封裝型壓電陶瓷，例如：系統有效質量為1kg，工作頻率1000Hz，位移4μm，動態力約等于±80N。

電  流  限  制

壓電陶瓷屬于容性負載，需要足夠大的電流才能實現所需頻率響應。

對于一些尺寸比較大的壓電陶瓷來說，靜電容量相對較大，想要讓其實現高頻振動，則需要足夠大供電電流的壓電陶瓷驅動電源，芯明天推出的E52壓電陶瓷驅動電源，峰值電流可達17A。

  為什么單層壓電陶瓷可以在諧振點上高頻振動呢？

我們都知道，在諧振點也就是固有頻率點上工作，壓電陶瓷可以獲得更大的位移。

單層壓電陶瓷通常使用的是其諧振頻率，目前芯明天可以提供的單層壓電陶瓷片zui大的諧振頻率可達8MHz，為什么單層壓電陶瓷可以在諧振點高頻振動而疊堆壓電陶瓷卻不可以呢？ 

◎ 單層壓電陶瓷為一體式結構壓電陶瓷，高頻振動對于陶瓷結構本身不會造成損壞；

◎ 相對來說，單層壓電陶瓷靜電容量較??；

◎ 疊堆壓電陶瓷是通過100um以內的壓電陶瓷層與電極層交替粘接共燒而成，諧振點長期振蕩會引起陶瓷層的斷裂損壞；

◎ 疊堆壓電陶瓷靜電容量較大，壓電陶瓷通過充放電來完成周期循環，用于產生力或者位移，無機械能存儲，造成很大一部分能量的損耗，變成了熱量；

單層壓電陶瓷可以選擇軟材料或硬材料來制作所需的壓電陶瓷元件，其在共振點上的位移會隨著材料的選擇而大不相同。

壓電陶瓷軟材料，具有非常低的質量因子、非常高的機械阻尼，在諧振點位移放大小于10倍以內，疊堆壓電陶瓷主要采用的是壓電陶瓷軟材料，而壓電陶瓷硬材料，具有低的機械阻尼，質量因子大于1000，振蕩位移要比軟材料的壓電陶瓷大很多。

另外，選擇硬材料作為超聲應用的單層壓電陶瓷具有很強的機械存儲能力，非常低的電-機能量轉換，機械振蕩能量大幅度疊加形成更大的振蕩幅值。然而，采用軟材料制成的壓電陶瓷在諧振點，積累振蕩能量的能力遠遠小于超聲陶瓷。