德國(guó)Physik Instrumente Piezo技術(shù)的基本原理

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　　從物理效應(yīng)到工業(yè)用途

　　"皮耶佐"一詞源自希臘語(yǔ)中的壓力詞。1880年，雅克和皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)，壓力在石英和碧光晶體等許多晶體中產(chǎn)生電荷：他們稱(chēng)這種現(xiàn)象為"壓電效應(yīng)"。后來(lái)他們注意到，電場(chǎng)可以變形壓電材料。這種效應(yīng)稱(chēng)為"反壓電效應(yīng)"。

　　工業(yè)上的突破來(lái)自于-Piezoelect陶瓷，當(dāng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈦在應(yīng)用電場(chǎng)時(shí)，在有用的尺度上采用壓電特性。

　　壓電效應(yīng)現(xiàn)在用于許多日常產(chǎn)品，如打火機(jī)、揚(yáng)聲器和信號(hào)傳感器。Piezo 執(zhí)行器技術(shù)也得到了汽車(chē)技術(shù)的認(rèn)可，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)中的壓電控制噴射閥縮短了過(guò)渡時(shí)間，顯著提高了平滑度和廢氣質(zhì)量。

　　直接和反向壓電效應(yīng)

　　壓力在壓電材料表面產(chǎn)生電荷。這種直接壓電效應(yīng)，也稱(chēng)為發(fā)電機(jī)或傳感器效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

　　反之亦然，當(dāng)施加電壓時(shí)，反壓電效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致此類(lèi)材料的長(zhǎng)度變化。此執(zhí)行器效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

　　壓電效應(yīng)既發(fā)生在單晶材料中，也發(fā)生在多晶鐵電陶瓷中。在單個(gè)晶體中，晶體晶格單元細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的不對(duì)稱(chēng)，即形成低于居里溫度T的極軸C，是發(fā)生效果的充分前提。

　　此外，壓電陶瓷還具有自發(fā)的極化，即單位細(xì)胞的正負(fù)電荷濃度是相互分離的。同時(shí)，單元細(xì)胞的軸向自發(fā)極化方向延伸，并發(fā)生自發(fā)應(yīng)變。

　　具有多晶結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷

　　石英、碧曼和羅謝爾鹽等天然單晶材料的壓電效應(yīng)相對(duì)較小。多晶鐵電陶瓷，如鈦合金(巴蒂奧)3)和鉛硅酸鹽鈦酸鹽(PZT)顯示更大的位移或誘導(dǎo)更大的電壓。PZT壓電陶瓷材料有多種不同，最廣泛地用于執(zhí)行器或傳感器應(yīng)用。PZT陶瓷的特殊摻雜劑，例如尼、比、拉、Nd、Nb離子，使得能夠具體優(yōu)化壓電和介電參數(shù)。

　　溫度低于居里溫度 TCPZT晶體的晶格結(jié)構(gòu)變形和不對(duì)稱(chēng)。這帶來(lái)了偶極子和龍骨和四角晶體相位的形成，這對(duì)壓電技術(shù)很感興趣。陶瓷表現(xiàn)出自發(fā)的極化。在居里溫度以上，壓生菌材料失去其壓電特性。

　　鐵電極化

　　為了最大限度地降低材料的內(nèi)部能量，鐵電領(lǐng)域在陶瓷晶體中形成。在這些卷中，自發(fā)兩極分化的方向是相同的。

　　邊框域的不同方向由域墻隔開(kāi)。鐵電極化過(guò)程也需要使陶瓷在宏觀(guān)上壓電。

　　為此，應(yīng)用了幾千伏/毫米的強(qiáng)電場(chǎng)，在以前無(wú)組織的陶瓷化合物中形成不對(duì)稱(chēng)。電場(chǎng)導(dǎo)致自發(fā)極化的重新定位。同時(shí)，對(duì)極性場(chǎng)方向具有有利方向的域在增長(zhǎng)，對(duì)極性場(chǎng)方向有不利方向的域在收縮。域墻在晶格中移動(dòng)。

　　兩極分化后，即使沒(méi)有電場(chǎng)的應(yīng)用，大多數(shù)重新定向也會(huì)保留下來(lái)。但是，由于內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力，少數(shù)域墻被移回原來(lái)的位置。

　　極化皮埃佐陶瓷的擴(kuò)展

　　陶瓷膨脹，每當(dāng)應(yīng)用電場(chǎng)，這是不如原來(lái)的極化場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)。這種效應(yīng)的一部分是由于晶格中離子的壓電變化，被稱(chēng)為內(nèi)在效應(yīng)。

　　外在效應(yīng)基于單位細(xì)胞的可逆鐵電重新定向。它隨著驅(qū)動(dòng)場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加，并負(fù)責(zé)鐵電壓電陶瓷的大部分非線(xiàn)性滯后和漂移特性。

　　公司簡(jiǎn)介

　　在過(guò)去的五十年里，PI已經(jīng)發(fā)展成為納米定位技術(shù)的領(lǐng)先制造商。創(chuàng)業(yè)行為的關(guān)鍵要素和動(dòng)機(jī)始終不變：為客戶(hù)找到最佳解決方案。

　　PI 以其產(chǎn)品質(zhì)量而聞名，多年來(lái)一直是全球精密定位技術(shù)市場(chǎng)的領(lǐng)先者之一。其中最重要的組成部分之一是國(guó)際 PI 家族中的團(tuán)隊(duì)精神，這種團(tuán)隊(duì)精神基于超越國(guó)際邊界和職能限制的相互理解和支持。

　　PI 是一家健康發(fā)展的私營(yíng)公司，在全球擁有 1000 多名員工，是一個(gè)靈活、垂直整合的組織，使 PI 能夠滿(mǎn)足創(chuàng)新精密定位技術(shù)領(lǐng)域的幾乎所有要求。PI 的首要任務(wù)是成為客戶(hù)可靠且高素質(zhì)的合作伙伴。

　　PI Group 能夠準(zhǔn)確響應(yīng)客戶(hù)的需求：具體要求通常只能通過(guò)定制解決方案來(lái)滿(mǎn)足，而解決方案只能通過(guò)非常規(guī)和創(chuàng)造性的思維才能找到。

　　這意味著客戶(hù)：

　　訓(xùn)練有素的專(zhuān)家的個(gè)人咨詢(xún)

　　可持續(xù)備件服務(wù)和供應(yīng)能力

　　已發(fā)送的每個(gè)定位系統(tǒng)的資格

　　現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)和個(gè)人支持

　　后銷(xiāo)售服務(wù)

　　國(guó)際支持

　　工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)

　　所有關(guān)鍵技術(shù)都是在內(nèi)部開(kāi)發(fā)的。PI 的技術(shù)范圍使員工能夠充分培養(yǎng)他們對(duì)技術(shù)的熱情。從精密力學(xué)和電子學(xué)到定位傳感器技術(shù)和 Pi 陶瓷和在 PI 陶瓷公司開(kāi)發(fā)的執(zhí)行器。技術(shù)的發(fā)展范圍從基礎(chǔ)到應(yīng)用特定版本：最好的解決方案來(lái)自技術(shù)潛力，技術(shù)潛力來(lái)自多年積累的技術(shù)和相應(yīng)的生產(chǎn)能力。

　　2017年落成的新技術(shù)中心擴(kuò)展并集中了開(kāi)發(fā)和建設(shè)方面的能力和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

　　垂直生產(chǎn)范圍和生產(chǎn)能力

　　現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理和綜合管理系統(tǒng)使 PI 能夠保證其產(chǎn)品、工藝和服務(wù)的高質(zhì)量。

　　組織和流程的不斷完善是企業(yè)文化不可分割的一部分。KAIZEN 研討會(huì)和積極的創(chuàng)新管理是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要因素。

　　標(biāo)準(zhǔn)系列的生產(chǎn)工藝通過(guò)分形生產(chǎn)結(jié)構(gòu)靈活，因此甚至可以制造具有全過(guò)程控制的大型系列。

　　主動(dòng)的、基于系統(tǒng)的要求管理使得完全免除存儲(chǔ)設(shè)施成為可能。

　　從兩噸六角星到 10 克納米定位器的產(chǎn)品頻譜要求 PI 擁有其可處置的設(shè)備和技術(shù)，使系統(tǒng)能夠制造、組裝和合格。

　　13.000平方米生產(chǎn)面積

　　真空技術(shù)

　　位置傳感器的內(nèi)部生產(chǎn)

　　氣候和振動(dòng)隔離測(cè)量條件

　　使用可追溯的外部校準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行計(jì)量

　　帶起重和旋轉(zhuǎn)裝置的重型大廳

　　5.000 平方米清潔生產(chǎn)室

　　從材料組成到最終檢查的壓電執(zhí)行器技術(shù)監(jiān)測(cè)

　　分形制造組織

　　德國(guó)Physik Instrumente Piezo技術(shù)的基本原理