料位开关中压电陶瓷的预紧力如何达到最佳

　　振动式物位开关的核心部件是由压电器件组成的驱动和检测单元。其中，驱动部分通常由几片压电陶瓷叠堆在一起，结构上采取机械上串联、电学上并联的形式。这种方式使得压电陶瓷片可以做得很薄，降低驱动电压，并增加驱动器的位移。在采用螺栓预紧的情况下，可以提供相当大的驱动力。检测单元一般由一片压电陶瓷组成，用来感知料位计振动的强度。驱动片和检测片通常用螺栓进行预紧固定装配在一起的。

　　计为自动化研发工程师经过多次实验和研究发现，给压电器件施加不同的预紧力对其振动特性有较大的影响。随着预紧力的增大，驱动体工作频率随着力矩的增大呈线性增大趋势，当预紧力矩达到一定值时，工作频率又随着力矩的增大而变小。同时，随着螺栓拧紧力矩的增大，压电陶瓷片的静态电容先是减小，当减小到一定值时，随着拧紧力矩的增大，又逐渐增大。利用压电陶瓷的这种电特性，在进行压电器件的装配时，可以方便地找到较合适的预紧力，使压电陶瓷组的静态电容达到（1～1.05）C0时的预紧力为最佳。

　　预紧力太小，压电陶瓷输出的驱动力较小；预紧力过大，会影响压电陶瓷的振动，且压电片容易破碎。这类似于弹簧，对弹簧的预紧力过大或过小，都不能使弹簧处在最佳的弹性工作状态。所以，在进行压电器件的装配时，预紧前，首先应用数字电桥电容表测出压电陶瓷片的静态电容C0，再慢慢对压电陶瓷片进行预紧，并注意观察其静态电容的变化，当电容值达到（1～1.05）C0范围内时，这时预紧力达到最佳。

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（深圳计为自动化技术有限公司研发中心2015年3月21日发布）