电力电子器件知识讲座_(六)_压电陶瓷变压器

压电陶瓷变压器基本工作原理及特点.

独石（多层）压电陶瓷变压器基本工作原理及特点 在现代，压电陶瓷 制品对我们并不陌 生。 正压电效应的应用主要用于燃气点火器，如燃气灶．燃气打火机等的点火系统。基本工作原理为：由外力压缩一个弹簧，压到顶点后释放，弹簧力推动一个重锤打击压电陶瓷柱产生一数千伏的高压火花，点燃可燃气体。 逆压电效应的应用主要用于压电蜂鸣器，例如音乐贺卡、门铃．寻呼机．移动电话机振铃等。基本工作原理为：当在压电陶瓷片上施加一交变电场时，压电陶瓷片产生一相对应的形变即振动，当振动频率在音频波段内时就会发出对应的音响。 应用此特性配合机械谐振原理还大量用于制造谐振器、选频器、延迟线、滤波器等电子组件。 压电陶瓷变压器的基本构成则是将一压电蜂鸣器的应用与一压电点火器的应用组合起来，组成压电谐振子。在蜂鸣器的一端（称为驱动端）输入一个与压电变压器谐振频率一致的正弦交变电压，压电谐

振子产生振动，传导至点火器的一端（称为发电端），产生连续的正弦波电压，视乎于压电变压器的结构特征，可以是输入低电压、输出高电压（升压型），也可以是输入高电压、输出低电压（降压型）。若在高频驱动电压上通过调制解调器加入低频调制，则可实现信号传输。 压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（一）所示 压电陶瓷是一种脆性材料，为保障其机械强度，压电变压器必须有一定的厚度，上述变压器的驱动电压就受到了相当的限制。为此独石（多层）压电陶瓷变压器项目应运而生。独石（多层）压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（二）所示。

采用了独石（多层）结构后每一单层厚度和层数均可调，驱动电压不再受到限制，因而可以使压电变压器无论处在何种驱动电压下都能工作在最佳状态。 此项目的核心技术为亚微米低温烧结压电陶瓷材料、内电极共烧技术，极化处理技术及结构设计。 独石（多层）压电陶瓷变压器制备的工艺流程为

压电陶瓷变压器及其应用

压电陶瓷变压器及其应用 压电陶瓷变压器是用铁电陶瓷材料经烧结和高压极化等工艺制成的一种新型电子变压器，其结构和工作原理与电磁绕线式等传统变压器是截然不同的。 人们对压电陶瓷变压器的研究始于20世纪50年代中后期。美国的Rosen于1956年阐述了压电陶瓷变压器的基本原理，并制备出长条形单片压电陶瓷变压器。由于当时的这种变压器采用的是压电性能差和居里温度低的钛酸钡（BaTiO3）材料，功率太小，成本也太高，并且工艺不成熟，因而未能引起人们的重视。在20世纪60年代到70年代初，关于压电陶瓷材料的研究取得了一些进展，在70年代压电陶瓷变压器发展成为一种新型的电子陶瓷变压器，并在80年代被推广应用到电视机、雷达终端显示器等的高压电源领域。这一时期，人们对与压电陶瓷变压器相关的最熟悉的产品就是压电陶瓷蜂鸣器和点火棒。进入90年代中期后，随着信息产业的迅猛发展及电子产品朝轻、薄、短、小方向发展的趋势，使得压电陶瓷变压器技术与产业得到长足进步和发展。 1、压电陶瓷变压器的结构与工作原理 压电变压器的工作原理基于压电材料的压电效应。压电效应是法国的P?Curie和J?Curie兄弟在1880年研究铁电性和晶体对称性的关系时发现的一种物理现象。除了单晶体外，压电陶瓷多晶体和某些非晶固体等也具有压电效应。 压电效应分正和逆两种类型。 正压电效应是指在压电体上加一个机械应力时，会使压电体极化并在一定的表面形成电荷的效应。压电陶瓷棒就是利用正压电效应工作的，给压电棒加上机械压力，在点火棒两端即有高压产生。 逆压电效应是指在压电体上有一个外加电场时，晶体会发生形变和振动，这一现象就是逆压电效应。压电陶瓷蜂鸣器就是利用逆压电效应工作的，给压电陶瓷片加上电压信号，将会使陶瓷片振动并发出声音。 压电陶瓷变压器是利用同一压电陶瓷并同时利用正压电效应和逆压电效应来工作的，即完成电能——机械能和机械能——电能的两次能量转换。 压电陶瓷变压器所使用的压电陶瓷材料除了BaTiO3外，还有PZT系压电陶瓷、三元系压电陶瓷（如铌镁钴钛酸铅系、铌锌锆钛酸铅系、碲锰锆钛酸铅系、锑锰锆钛铅酸系等）及四元系压电陶瓷[如Pb(Sn1/3 Nb2/3)A (Zn1/3 Nb2/3)B TiCZrdO3）等]。 最简单同时也是最为常用的压电陶瓷变压器是长条形单片压电陶瓷变压器（即Rosen型压电变压器），其结构如图1所示。

压电陶瓷综合实验

信息功能陶瓷材料综合实验 高春华黄新友 江苏大学材料科学与工程学院

序言 “信息功能陶瓷材料综合实验”是为大学生“陶瓷工艺学”、“无机材料物理性能”、“电子元器件概论”和“无机材料研究方法”等课程及实验编写的。 本实验是由十个综合实验所组成的系列实验，包括材料工艺实验：配料与混合、可塑法成型工艺、主晶相的固相法合成、硅碳棒电炉的使用、陶瓷的金属化与封接、压电陶瓷的极化等；材料性能评价实验：差热分析、陶瓷介电性能的测定、陶瓷压电性能的测定、PTC热敏陶瓷阻温特性测定等，以及进行信息功能陶瓷材料研究所需的基本技术实验。通过此系列实验，能使学生全面掌握信息功能陶瓷材料的研究和生产的整套生产工艺过程。 一实验目的 信息功能陶瓷材料综合实验，起着验证和巩固基本理论的作用，并可培养学生掌握有关材料的基本研究方法，是加强理论联系实际的重要环节之一。而且，也能够训练实验操作技能，培养分析、综合与处理实验数据的能力，能对提高学生的综合素质、动手能力、创新能力越到重要的促进作用。 二实验要求 实验前应该作好充分准备，弄清实验原理、实验目的、要求以及实验条件和可能产生偏差的因素等。 实验过程中应该操作准确、观察细心、正确地记录有关实验数据，并将实验过程中的异常现象及时记录下来。 实验数据的可靠性是分析与阐明实验结果，并作出必要结论的关键所在，所以在整个实验过程中，都应注意将实验误差限制在尽可能小的范围内，因此，对每一实验的操作、读数、记录都应认真对待，一丝不苟。 三注意事项 1．自觉遵守实验室规则。 2．实验前应根据实验讲义进得充分准备，实验前经老师提问合格后，方可开始实验。 3．实验过程中，严肃认真，保持实验室安静。严格按操作规程进行，注意安全，爱护仪器。 4．实验时，每个学生都应了解、掌握整个实验过程。 5．实验完毕，必须将实验记录交教师检查，合格者方可结束实验，不合格者重新进行实验。 6．每人必须认真填写一份实验报告，实验报告除包括必要的实验目的及原理以外，还应包括原始数据、计算方法、必要的数据表格与图形，主要的实验过程等。另外，还应对实验结果作必要的讨论，分析引起偏差的原因。书写应清楚整洁。7．实验时应保持实验台整洁，实验结束后应整理仪器，作好室内清洁卫生。

压电陶瓷变压器的工作模式和结构研究进展

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/f312365567.html, 压电陶瓷变压器的工作模式和结构研究进展作者：吴静 来源：《教育教学论坛》2017年第48期 摘要：本文概述了压电陶瓷变压器的各种振动模式。着重介绍了每种振动模式压电变压器的基本结构和新结构的研究进展，并对压电陶瓷变压器未来的发展方向作了展望。 关键词：压电陶瓷变压器；振动模式；结构；研究进展 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）48-0060-04 压电陶瓷变压器是利用压电陶瓷材料的压电效应来实现机电能量转换的第三代固体电子变压器。结构上基本是由相互耦合的两个机械部分以及相互绝缘的输入和输出电路部分的两个压电陶瓷换能器组成。传统的铁芯线绕式电磁变压器是通过电磁效应实现初级与次级之间的耦合，所以相比传统的电磁变压器，压电陶瓷变压器具有体积小、重量轻、使用时不怕击穿、变压器本身不怕燃烧、耐高温，转换效率高、抗电磁干扰等优点，而且结构简单，能批量生产，可以与其他器件集成实现设备的小型化。已被应用在警用电击器高压电源、液晶显示背景光源、静电复印机高压电源、负离子发生器、小功率激光管电源等场合以及AC-DC转换器、DC-DC转换器等领域。 按照不同的特征可以对压电陶瓷变压器进行分类，一般根据压电陶瓷变压器工作时的机械振动模式分为长度伸缩振动型压电陶瓷变压器、厚度伸缩振动型压电陶瓷变压器、径向振动型压电陶瓷变压器、剪切振动型压电陶瓷变压器、弯曲振动型压电陶瓷变压器以及上述几种振动模式组合而成的复合振动模式压电陶瓷变压器[1]。多年来，研究工作者基于这些工作模式设 计研发出多种结构。本文综述了这几种振动模式压电变压器的基本结构及其新结构的研究进展。 一、长度伸缩振动型压电陶瓷变压器 长度伸缩振动型压电陶瓷变压器（又称为Rosen型压电陶瓷变压器）的典型结构几何示意图如图1所示。整个陶瓷片分成输入和输出部分，输入部分上下面被覆金属电极，按照厚度方向极化；输出部分端面被覆金属电极，按照长度方向极化。 Rosen型压电陶瓷变压器的输入端是驱动部分，输出端是发电部分。当输入端加上交变电压时，驱动部分的压电陶瓷片由于逆压电效应而产生沿长度方向伸缩振动，将输入的电能转化成机械能；当激励电压的频率接近振子共振频率时，位移振幅最大，驱动部分的振动将传输到发电部分，在发电部分由于正压电效应把机械能转化成电能而输出电压。因为发电部分陶瓷片长度远远大于驱动部分陶瓷片的厚度，根据阻抗和尺寸的关系可以得到输出阻抗远远大于输入阻抗，所以输出电压远远大于输入电压。输出交变电压的大小取决于压电变压器各部分的几何

基于压电变压器的高压发生器的研究

收稿日期：２０１１－０５－ ３０ 作者简介：龚旭（１９８６－），男，四川成都人，硕士生，主要从事电磁伺服驱动及控制技术的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌａｚｙｌｏｌｉｌｙ ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ 文章编号：１００４－２４７４（２０１２）０３－０４１１－ ０３基于压电变压器的高压发生器的研究 龚　旭，王丛岭，常　波 （电子科技大学电力电子系，四川成都６１１１７３１ ） 摘　要： 该文提出了一种用于离子风枪的基于压电变压器实现高压发生器的设计方法，此法有利于高压发生器的小型化。描述了压电变压器相关特性，并给出了压电变压器外围电路（输入驱动电路、输出倍压电路、反馈电路）相关设计的理论基础和设计方法。利用软件仿真验证此法的可行性。 关键词：高压发生器；压电变压器；驱动电路；反馈控制电路；脉宽调制和锁相环控制联合控制中图分类号：ＴＭ５１ 文献标识码：Ａ Ｓｔｕｄｙ　 ｏｎ　ＨＶ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＧＯＮＧ　Ｘｕ，ＷＡＮＧ　Ｃｏｎｇｌｉｎｇ ，ＣＨＡＮＧ　Ｂｏ（Ｄｅｐｔ．ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　 ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｄｕ　６１１７３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ＨＶ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｏｎｉｚｅｒ　ｇｕｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓｗｏｒｋ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＨＶ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ，ｏｕｔｐｕｔ　ｄｏｕｂｌｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｆｅｅｄ－ｂａｃｋ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｂｙｕｓｉｎｇ　 ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＨＶ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｄｒｉｖｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ；ｆｅｅｄ－ｂａｃｋ　ｃｉｒｃｕｉｔ；ｃｏｍｂｉｎ　ＰＷＭ　ａｎｄ　ＰＬＬｃｏｎｔｒｏｌ　 ０　引言 一直以来，人们在各种高压发生器中大量采用传统的电磁变压器。随着电子系统的小型化和集成化发展，高压发生器也面临着小型化的要求，而传统变压器的体积大，笨重，易受干扰等缺点开始限制其在此领域的发展。压电变压器的出现为高压发生器的小型化提供了条件。 压电变压器是一种利用压电材料的正逆压电效应实现电能到机械能再到电能的转换的固体电子器件。现传统的铁芯线绕电磁变压器相比，压电变压器具有体积小，质量轻，使用时不击穿，变压器本身耐高温，不怕燃烧，无电磁干扰且结构简单，制作工 艺简便，易批量生产等优点［１－ ２］。目前，压电变压器 已在冷阴极萤光灯管（ＣＣＦＬ）、负离子发生器、小功率激光管电源等领域得到应用。本文将提供一种在离子风枪中利用压电变压器实现高压发生器的方法。 １　压电变压器特性［３ ］ 压电变压器与传统变压器不同，它一般工作频 率范围在１０４～１ ０７　 Ｈｚ。其等效电路图如图１（ａ）所示。图中，Ｃ０和Ｃｉｎ为等效输入输出电容，Ｌｒ和Ｃｒ为等效串联电感和电容，Ｒｍ为机械等效电阻，Ｒ０为负载电阻，ｎ为变比，Ｔ为等效输出变压器。若将二次侧电路等效转换到一次侧，如图１（ｂ）所示；进一步简化，如图１（ｃ ）所示 。图１　压电变压器等效电路图 第３４卷第３期压　电　与　声　光 Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．３２０１２年０ ６月ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ　＆ＡＣＯＵＳＴＯＯＰＴＩＣＳ　 Ｊｕｎｅ　 ２０１２

压电陶瓷变压器

压电变压器直流高压电源设计 摘要 压电陶瓷变压器是一种新型的压电换能器件，具有尺寸小，结构简单，不可燃，耐辐射，高可靠等优点。压电变压器在电视显像管、雷达显示管、静电复印机、静电除尘、小功率激光管、离子发生器、高压极化等设备中得到广泛的应用。 本课题是研究压电变压器设计出10kV的直流高压电源。当在压电陶瓷变压器输入端（驱动部份）加入交变电压时，通过逆压电效应，瓷片产生沿长度方向的伸缩振动，将输入电能转变为机械能；而发电部分则通过正压电效应将机械能转换为电能从而输出电压因瓷片的长度远大于厚度，故输出端阻抗远大于输入端阻抗，输出端电压远大于输入端电压．一般输入几伏到几十伏的交变电压，可以获得几千伏以上的高压输出． 关键词：压电陶瓷变压器直流高压阻抗

Design of Piezoelectric Transformer DC high voltage power supply ABSTRACT Piezoelectric ceramic transformer is a new type of piezoelectric transducer device, the size is small, simple structure, non-combustible, resistance to radiation, high reliability. Piezoelectric Transformers in a television picture tube, radar showed tube, electrostatic copier, electrostatic dust, small power laser diodes, ion generator, high voltage polarization, and other equipment was widely used. The topic is the study piezoelectric transformer design of the 10 kV DC high voltage power supply. When the piezoelectric ceramic transformer input (some drivers) by adding alternating voltage, reverse piezoelectric effect. have artifacts along the length direction of the stretching vibration, the input energy into mechanical energy; and some power is through piezoelectric effect of converting mechanical energy to electrical energy so the output voltage for artifacts than the length of thickness, Therefore, the output impedance than input impedance, the output voltage than input voltage. General Fu few to a few tens of volts of alternating voltage, available thousands of volts above the high pressure output. Keywords:Piezoelectric Ceramic Transformer DC high voltage Impedance

压电陶瓷的特性及应用举例

压电陶瓷的特性及应用举例 芯明天压电陶瓷以PZT锆钛酸铅材料为主，主要利用压电陶瓷的逆压电效应，即通过对压电陶瓷施加电场，压电陶瓷产生纳米级精度的致动位移。 芯明天压电陶瓷 Δ压电效应 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指压电陶瓷受到特定方向外力的作用时，在压电陶瓷的正负极上产生相反的电荷，当外力撤去后，又缓慢恢复到不带电的状态；逆压电效应是指在对压电陶瓷的极化方向上施加电压，压电陶瓷会随之发生形变位移，电场撤去后，形变会随之消失。

Δ纳米级分辨率 压电陶瓷的形变量非常小，一般都小于1%，虽然形变量非常小，但可通过改变电场强度非常精确地控制形变量。 压电陶瓷是高精度致动器，它的分辨率可达原子尺度。在实际使用中，压电陶瓷的分辨 率通常受到产生电场的驱动控制器的噪声和稳定性的限制。 Δ大出力 压电陶瓷产生的最大出力大小取决于压电陶瓷的截面积，对于小尺寸的压电陶瓷，出力 通常达到数百牛顿的范围，而对于大尺寸的压电陶瓷，出力可达几万牛顿。

Δ响应时间快

基于压电陶瓷变压器高压直流电源设计___毕业论文

编号淮安信息职业技术学院毕业论文 学生姓名朱贤德 学号42911113 系部电气工程系 专业机电一体化技术班级429111 指导教师李瑞年 顾问教师宋指宏 二〇一三年十月

摘要 摘要 压电陶瓷变压器是一种新型的压电换能器件，具有尺寸小，结构简单，不可燃，耐辐射，高可靠等优点。压电变压器在电视显像管、雷达显示管、静电复印机、静电除尘、小功率激光管、离子发生器、高压极化等设备中得到广泛的应用。 本课题是研究压电变压器设计出10kV的直流高压电源。当在压电陶瓷变压器输入端（驱动部份）加入交变电压时，通过逆压电效应，瓷片产生沿长度方向的伸缩振动，将输入电能转变为机械能；而发电部分则通过正压电效应将机械能转换为电能从而输出电压因瓷片的长度远大于厚度，故输出端阻抗远大于输入端阻抗，输出端电压远大于输入端电压．一般输入几伏到几十伏的交变电压，可以获得几千伏以上的高压输出。 关键词：压电陶瓷变压器直流高压阻抗

ABSTRACT ABSTRACT Piezoelectric ceramic transformer is a new type of piezoelectric transducer device, the size is small, simple structure, non-combustible, resistance to radiation, high reliability. Piezoelectric Transformers in a television picture tube, radar showed tube, electrostatic copier, electrostatic dust, small power laser diodes, ion generator, high voltage polarization, and other equipment was widely used. The topic is the study piezoelectric transformer design of the 10 kV DC high voltage power supply. When the piezoelectric ceramic transformer input (some drivers) by adding alternating voltage, reverse piezoelectric effect. have artifacts along the length direction of the stretching vibration, the input energy into mechanical energy; and some power is through piezoelectric effect of converting mechanical energy to electrical energy so the output voltage for artifacts than the length of thickness, Therefore, the output impedance than input impedance, the output voltage than input voltage. General Fu few to a few tens of volts of alternating voltage, available thousands of volts above the high pressure output. Keywords:Piezoelectric Ceramic Transformer DC high voltage Impedance

田村TAMURA压电陶瓷变压器 产品规格书

(Output) Stress Displacement Nodal point Piezoelectric transformer (SOLIDFORMER?) can generate a high voltage by a low voltage input through the utilization of a resonance phenomenon of the piezoelectric transducer. The applications include high voltage power supplies,such as inverters for liquid crystal display back-lighting, dust collectors, copy machines, facsimile machines, ionaizer, and ozonizers. Reliability Evaluation for Piezoelectric Transformer Features ? High efficiency (above 95%). ? Inflammability. ? Thin thickness. ? No flux leakage. ? High reliability. ? Self control function of output current. ? Low harmonic current noise. PIEZOELECTRIC CERAMICS The piezoelectric transformer has primary and secondary electrodes on the piezoelectric ceramic. The primary side is polarized in the thickness direction and the secondary side in the length direction. (Arrow mark shows polarization direction). When a voltage having a resonance frequency (Fr), determined by the length dimension, is input on the primary side, a strong mechanical oscillation is generated by inverse piezoelectric effect, and a high voltage (Vo) is output from the secondary side, matching its oscillation by direct piezoelectric effect. The unit may be damaged if a load is open when it starts driving. Characteristics will deteriorate when the unit is driven over the maximum rated. Cautions

压电陶瓷的特性及应用举例

. 压电陶瓷的特性及应用举例 芯明天压电陶瓷以PZT锆钛酸铅材料为主，主要利用压电陶瓷的逆压电效应，即通过对压电陶瓷施加电场，压电陶瓷产生纳米级精度的致动位移。 芯明天压电陶瓷 Δ压电效应正压电效应是指压电陶瓷受到特定方向外力压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。又缓慢恢复到不带电的的作用时，在压电陶瓷的正负极上产生相反的电荷，当外力撤去后，压电陶瓷会随之发生形变位移，逆压电效应是指在对压电陶瓷的极化方向上施加电压，状态；电场撤去后，形变会随之消失。'. .

Δ纳米级分辨率，虽然形变量非常小，但可通过改变电场强1%压电陶瓷的形变量非常小，一般都小于度非常精确地控制形变量。压电陶瓷的分辨它的分辨率可达原子尺度。压电陶瓷是高精度致动器，在实际使用中，率通常受到产生电场的驱动控制器的噪声和稳定性的限制。 Δ大出力出力对于小尺寸的压电陶瓷，压电陶瓷产生的最大出力大小取决于压电陶瓷的截面积，通常达到数百牛顿的范围，而对于大尺寸的压电陶瓷，出力可达几万牛顿。'. . Δ响应时间快

电的时间，。达毫秒至亚毫秒量级。最快响应时间取决于压电陶瓷的谐振频率，一般为谐振时间的1/3 压电陶瓷被广泛应用于阀门与快门技术中。 Δ迟滞即压电陶瓷升压曲线和降尽管压电陶瓷具有非常高的分辨率，但它也表现出迟滞现象，上升曲线和下降曲线上的位移值有明显的位移在同一个电压值下，压曲线之间存在位移差。驱动电压越小则位移差也会相应越小，差，且这个位移差会随着电压变化范围的改变而改变，15%10%压电陶瓷的迟滞一般在给定电压对应位移值的-左右。'. . Δ蠕变而是位移值不是稳定在一固定值上，蠕变是指当施加在压电陶瓷的电压值不再变化时，内蠕变量约为10s随着时间缓慢变化，在一定时间之后才会达到稳定值，如右图所示。一般 1%~2%。伸长量的

PicoCube压电陶瓷控制器-PICeramic

在多达三轴内具有高动态和高分辨率 两种变体中的PicoCube 控制器 E-536PicoCube 控制器具有三个超低噪声放大器通道，用于高压切变促动器。控制器特别设计用于满足超快速和高分辨率PicoCubeXY(Z)压电陶瓷扫描器的要求。E-536提供两种变体，用于-250至+250伏的电压范围，允许在静态和动态应用中使用。E-536.3x 具有最优性能，适用于特别动态的应用，可在仅10千赫兹的小信号带宽内输出200毫安的峰值电流。E-536.3xH 型号变体的分辨率已经过优化，在高达50瓦的峰值功率时可实现PicoCube 低于0.03纳米的位置分辨率。两种变体均可用于闭环和开环操作。 高动态和最高分辨率 开环操作特别适用于响应时间短、分辨率特别高的应用。绝对值形式的位置反馈规格要么不重要，要么是通过外部传感器实现，如同原子力显微镜中的情况。P-363PicoCube 可实现0.05纳米或更佳的分辨率。 电容式传感器带来更高精度 E-536.3C 版本具有集成式传感器/伺服控制器，用于闭环操作。位置是通过配备电容式传感器的PicoCube 纳米定位系统等来实现的，传感器可达到0.1纳米的分辨率。 计算机控制 供选配的E-518接口模块可通过数字PC 接口实现控制和位置控制。 E-536 PicoCube 压电陶瓷控制器 ? 用于P-363PicoCube 系统 ? 峰值功率3×100瓦 ? 噪声特别小 ? 变体：高动态和高分辨率 ? 输出电压±250伏

应用领域 ?扫描探针显微镜 ?原子力显微镜 ?扫描和筛选 规格

*仅带电容传感器的E-536.3Cx **通信接口：RS-232、TCP/IP和USB（可选配E-518计算机接口模块）询问定制版本。

压电变压器

压电陶瓷变压器研究 现状综述 学院：材料学院 专业：材料学无机硕 课程: 压电陶瓷 教师: 孙清池教授 学号：2012208052 姓名：孟雪原

压电陶瓷变压器研究现状综述 摘要：概述了压电陶瓷变压器的工作原理、应用、性能参数、等效电路，以及目前国内外的研究现状，并指出了存在的问题与今后的发展方向。在分类上做了细致的阐述。 关键词：压电变压器；性能参数；等效电路 Abstract: The principle, application, performance parameters and equivalent circuit of piezoelectric ceramic transformer are briefly introduced, as well as an overview of current research status at home and abroad, and points out the existing problems and the future development. Focus on exposition the classification of piezoelectric ceramic transformer Keywords: piezoelectric transformer, performance parameter, equivalent circuit 1引言 自发现压电陶瓷以来，其研究与应用就一直方兴未艾，目前已经被广泛应用于驱动器、传感器以及变压器等的制作。 压电陶瓷变压器是用压电陶瓷材料经烧结，高压极化等工艺制造而成的新型电子变压器。它从50年代后期开始研制，并于70年代发展起来。与传统的铁芯线绕电磁变压器相比，具有以下优势：（1）体积小、重量轻；（2）负载短路保护；（3）无电磁干扰及高频下具有更高的能量密度；（4）结构简单，制作工艺简便，易批量生产；（5）适用于电子集成领域[1]。 随着研究的逐渐深入，利用压电材料的各种振动模式而设计出的各种压电陶瓷变压器应用到各个领域。近些年来，许多外形简单但电极设计精巧的压电陶瓷变压器也逐渐开始发展。 随着复合组分体系的功能陶瓷材料的研究开发，电子陶瓷材料与半导体集成电路工艺相结合成为压电陶瓷变压器的又一个发展趋势。随之而来的是如何确保微型功能化的问题。 2主要内容 2.1工作原理

一种新型压电陶瓷嵌入式控制器

智能翌疆 一种新型压电陶瓷嵌人式控制器 邹翱，荣伟彬，张世忠，孙立宁 （哈尔滨工业大学机器人研究所，黑龙江哈尔滨１５０００１） ＮｅｗＴｙｐｅＥｍｂｅｄｄｅｄＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＣｅｒａｍｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＺＯＵＸｕ粕，ＲｏＮＧＷｅｉ－ｂｉｎ，ＺＨＡＮＧＳｈｉ＿ｚｈｏＩＩｇ。ＳＵＮＬｉ—ｎｉｌｌｇ （ＲｏｂｏｔｉｃｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００ｌ，Ｃｈｉｎａ） 摘要：利用嵌入式方法设计了一种用于压电陶瓷微小型设备控制的新型控制器，单板实现了传统控制器上下位机才能实现的功能。经过合理的软硬件设计，该控制器可同时进行对被控对象的实时控制及非实时性的人机交互、通讯等多任务处理。 关键词：嵌入式系统；控制器；压电陶瓷 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—２２５７（２００７）０３一００４８一０３ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｔｙｐｅｅｍｂｅｄｄｅｄｃｏｎｔｒ０１１ｅｒｈａｄｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃａｃｔｕａｔｏｒｔｏｒｅｐｌａｃｅｔｈｅｏｌｄｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒ０１ｌｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｎｅｗｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｕｐｐｏｒｔｓｒｅａｌｔｉｍｅｔａｓｋａｎｄｍｕｌｔｉｔａｓｋｓ ｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ｗｉｔｈｎｅｗｄｅｓｉｇｎｔｈｅｃｏｎ—ｔｒｏｌｌｅｒｉｓｅｘｔｅｎｄａｂｌｅ，ｓａｖｉｎｇｐｏｗｅｒａｎｄｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｔｒ０１ｌｅｒ；ｐｉｅｚｏ—ｅＩｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃ Ｏ引言 压电陶瓷微位移致动器具有体积小、位移分辨率高、频响高和元噪声等特点，是一种理想的微位移元件，常用于微小型定位设备。传统的压电陶瓷控制器采用单片机为下位机实现控制算法，以计算机为上位机进行数据分析、人机交互，相对执行机构体积庞大，功耗高，无法适应微型设备的便携需求。针对这一问题，采用嵌入式方法设计了新型控制器以代替原计算机控制系统，在保持原系统功能的前提下提供小体积、低功耗和高集成度等新特性［１ｑ］。 收稿日期；２００６—１０—０８ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０２７４０５３） ?４８? １结构简介及功能分析 由该控制器构成的压电陶瓷闭环控制系统如图１所示。 图１压电陶瓷控制系统 新型控制器主要提供２方面功能：作为控制设备，其完成系统闭环运算，即对陶瓷控制量与反馈量在某种算法下的计算处理；作为分析调试设备，其提供良好的人机交互方式与方便的通讯接口。具体来说控制器提供以下功能： ａ．对致动器的实时控制处理。压电陶瓷致动器的控制量与被控位移呈非线性关系，需选用算法将控制线性化。算法计算量大，且动态工作时控制周期短，需要处理器具有较强实时计算能力。 ｂ．同时进行人机交互、通讯的多任务处理能力。在压电陶瓷控制同时，操作者需要随时输入控制信息，观察控制对象参数曲线，进行数学运算提取特征值，通过通讯接口输入输出存档文件。这些任务种类繁杂，但并不需要实时处理，是典型的多任务处理需求。 ２嵌入式控制器的硬件设计 ２．１控制器的结构设计 提出以下解决方案：使用适合密集型计算和多任务处理的双处理器构成系统，使其分别承担２类任务，自定义一种通讯方式完成２处理器间数据传输。控制器结构如图２所示。 人机交互的多任务处理具有不确定性，无法预期，适合基于操作系统完成任务管理和调度。考虑 《机械与电子》２００Ｚ（３） 　万方数据