什么是压电致动器：工作原理及其应用
压电致动器是许多智能和机电系统以及信号处理单元和传感器类型的重要组成部分。在许多智能系统中，执行器的工作方式类似于响应单元。目前，有很多。。。
这个压电致动器是许多智能和机电系统以及信号处理单元和传感器类型的重要组成部分。在许多智能系统中，执行器的工作方式类似于响应单元。目前，在步进电机、多层陶瓷驱动器、共振超声电机和惯性电机等非共振压电驱动器方面取得了很大进展。一旦施加电压，这些致动器通过高的力容量产生小的位移。它们用于许多应用，如在动态和静态情况下处理和产生高压或力，以及超精密定位等。本文概述了压电致动器及其应用。
什么是压电致动器？
压电致动器是一种换能器，用于通过使用基于机电耦合而非电磁感应的压电效应，将电信号改变为精确控制的物理位移或冲程。如果避免了中风，那么就会产生可用的能量。这些致动器提供的精确运动控制主要用于精细地改变加工工具、镜子、透镜或其他设备。
压电致动器用于控制液压阀，液压阀的工作方式类似于专用电机、小容量泵以及其他使用力或运动的应用。这个压电致动器图如下所示。
与电磁致动器相比，压电致动器具有设计灵活、尺寸紧凑、可提供亚微米或纳米级定位等特点。
压电执行器工作原理与操作
压电致动器的工作原理是，一旦电压施加到压电致动器上，它们就会通过高的力容量产生小的位移，因此这些致动器被用于许多应用，如超精密定位、静止或动态条件下的高力处理和产生。
压电致动器的配置可以根据应用而发生很大变化。这些设备是专门设计用于在20kHz以上的超声频率下产生数微米冲程的超声致动器。它们特别用于定位、控制振动和快速切换应用。
压电执行器的重要规格主要包括力、位移和工作电压。使用这些致动器时需要考虑的因素包括电容、刚度和谐振频率。
术语刚度用于描述实现布置的特定变形所需的能量。对于压电致动器，刚度是将装置延伸一定量所需的能量，通常以每微米的牛顿表示。电容是激励电压频率的任务，而谐振是压电致动器以最高o/p振幅进行反应的频率。
压电执行器的类型
压电激励器有不同类型，如堆叠式、条状、纵向、剪切式、管状和收缩式。
压电堆执行器
压电堆致动器用于通过高阻塞能量提供低冲程。根据您的设计需要，这种类型的执行器要么是分立的，要么是共射的。如果它确实是离散的，那么它的复杂结构是通过使用圆盘或通过粘合剂单独堆叠成品压电陶瓷环和金属电极箔来设计的。典型的工作电压范围为500V至1000V。
如果致动器是共烧堆叠致动器，那么这些致动器也被称为不使用粘合剂的单片堆叠。但是，他们使用陶瓷堆和完整电极的高温烧结。这些装置的工作电压可以是200伏。在任何情况下，无论是共烧还是离散，都可以使其免受机械应力和环境影响。实现这一点通常需要涂覆材料、裸露堆栈或将其覆盖在不锈钢内。
条纹执行器
条纹致动器被称为弯曲致动器，用于合理地响应电信号产生大的机械偏转。按顺序，与堆叠致动器相比，这种偏转通过最小的阻挡力给出大的行程。
这种类型的致动器使用两个连接的薄压电陶瓷层。它们通常通过电并联连接在一致的极化方向上。一旦我们施加电输入，一个陶瓷层会结合，而另一个会扩大，这样致动器就会弯曲。
纵向执行机构
纵向致动器也被称为压电堆，它是通过将几个压电元件涂覆在彼此的顶部而形成的，这样每个元件的膨胀效应将产生有用的力和运动。这些类型的致动器利用压电效应产生线性位移，线性位移范围为致动器长度的0.1-0.15%。这些致动器的力密度很高，通常在30N/mm^2的范围内，而且共振频率也很高，因此这些致动器用于动态应用。
剪切执行器
这些类型的致动器与纵向型致动器有关，因为它们具有多个压电元件层，但它们在施加电压的方式和形成的运动类型方面有所不同。在剪切压电致动器中，不同的元件是水平极化的&电场可以正交施加。
由此产生的位移发生在水平面内，从而可以产生剪切型运动。这些致动器的高度受到弯曲和剪切应力的限制，尽管它们经常被纵向致动器合并在多轴系统中。
卡套管执行器
管状致动器包括径向极化，也使用横向压电效应来产生位移。这些类型的致动器基于相对于电极施加的电压而经历径向、轴向或横向运动。这些致动器不适合产生力；然而，它们为泵送、纳升剂量和扫描显微镜应用提供微米级的行程。
收缩执行机构
一旦两个元件相互操作，包括两个压电元件的平面致动器就可以产生收缩运动。这些类型的致动器利用横向压电效应仅在一个方向上产生运动。收缩压电激励器的位移小到20微米，但可以产生100牛顿力。
一旦将这种类型的致动器安装到基板或底座上，就可以创建弯曲致动器。在弯曲型致动器中，所施加的电压可导致一个压电元件增加，而另一个则收缩。
优势
压电致动器的优点包括以下方面。
- 简单的设计
- 移动最少的部件，
- 高可靠性特性
- 这些只是针对特定应用进行了优化，如非磁性、低温、超高真空和高刚度。
- 每个单位面积的作用力很大分辨率是无限的
- 真空和洁净室兼容
- 强力的产生
- 无磨损
- 能耗低
- 无磁场
- 快速响应
- 在低温下工作
压电致动器在哪里使用？
这个压电激励器的应用包括以下内容。
- 压电致动器用于调节不同类型的设备，如透镜、加工工具、镜子等。
- 这些被用于各种基于精确运动控制的应用中。
- 这些致动器还用于控制液压阀，这些液压阀的工作方式类似于专用电机或小容量泵
- 这些用于需要力或运动的应用中。
- 由于许多优点，这些产品被用于航空、汽车、消费电子、医疗、航空航天等不同行业。
- 压电激励器用于盲文和精密针织机。
- 由于静音驱动特性，压电激励器被用于配备麦克风的手机和摄像机。
- 这些执行机构不需要润滑即可工作，因此可用于真空和低温环境。
什么是压电致动器材料？
最常用的压电致动器材料是改性的锆钛酸铅陶瓷。
什么是压电堆致动器？
当各种压电元件布置在彼此之上时，其被称为压电叠层致动器。这些致动器在不同的环境中工作，如低温条件、真空和磁场的存在。这些应用于航空航天、消费电子、半导体行业和汽车行业。
压电致动器中考虑的两个参数是什么？
压电激励器通常考虑两个参数：阻塞力（Fb）和自由偏转（Xf）。阻断力是施加最大电压后产生的最大力，执行机构不允许移动。类似地，自由偏转是在施加最大电压且不产生力的情况下获得的运动。
压电致动器的作用是什么？
压电致动器将电信号转换为精确控制的物理位移。它用于控制液压阀，像专用电机或小容量泵一样工作，并用于需要力或运动的应用中。
因此，这一切都是关于压电致动器及其工作原理的概述。这种致动器的主要功能是反压电效应，因为一旦我们施加电压，致动器就会膨胀或收缩，但一旦我们阻止压电致动器移动，它就会产生力。这里有一个问题要问你，压电致动器的缺点是什么？