壓電陶瓷精選(九篇)

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第1篇：壓電陶瓷范文

[關鍵詞]電子鼓； 壓電陶瓷傳感器；鼓盤；均勻性

中圖分類號：TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）30-0288-01

鼓盤信號的傳感理論上可分為兩種：接觸式觸發器和非接觸觸發器。

非接觸式觸發器是靠固定在鼓盤上面一層導電網面作極板與固定在鼓盤下部的電容式傳感器間電容改變，從而使機械信號轉化為電信號，但這種傳感方式因信號微弱、噪聲較大、要拾取到微弱的的振動信號是非常困難等因素，再加上材料成本和工藝要求特別高，此傳感方式并未在電子鼓上廣泛推廣。

接觸式觸發器方式就是在鼓面下部固定一個壓電陶瓷片（蜂鳴片），這種觸發方式結構簡單，靈敏度較高，敲打鼓盤時引起的震動產生的機械信號轉化為電信號，具體的說，就是蜂鳴片輸出一個正弦波的電信號（如圖1）。

由于電子鼓鼓盤直徑大小不同，受壓電陶瓷片的直徑大小限制和貼附位置（一般將蜂鳴片放置在鼓在中間位置），很容易產生擊打鼓盤不同位置時產生的電信號不同，特別是直接擊打在位于壓電陶瓷片固定位置的鼓面部分，出來的聲音就會特別響，如果刻意去敲這個接觸點，會感覺到這一點和其他地方會非常不一樣，缺乏平滑的過渡，中間有個尖峰（如圖2）。

由于鼓手在擊打鼓面時不可能準確一至準確的擊打某一部位，相對于真鼓，擊到在不同位置時候，只有細微的差別，對于電子鼓需克服這樣的弱點，我們不僅需要軟件從算法上作出修正，更需要從結構上保證鼓盤的均勻性，整體如圖3

一.我們需打破傳統，改變蜂鳴片直接貼在傳感鐵片（或其它傳感材料上），讓蜂鳴片與傳感鐵片之間有一段距離；

二.再將蜂鳴片貼在一塊PC傳感片，傳感PC片的直徑范圍需保證A1≈A2（如圖4），這樣才能保證擊打鼓盤任意位置，敲打面與蜂鳴片中心基本相等。

三.將PC片按45°角排列貼緩沖墊并貼于傳感鐵片上，保證敲擊的機械振動可從四周傳至蜂鳴片，以保證機械信號轉化為電信號的電壓和頻率一致。

驗證效果：由于保證了擊打任一點擊打位置到蜂鳴片的位置基本相等，且蜂鳴片未直接貼在傳感鐵片上，不存在直接的硬接觸點，擊打的整個區域都是非常自然而平滑的過渡。在不做力度修正的情況下，可以感受到不同位置的音量連續變化，不存在別扭的突變點。這個音量變化和真鼓是不一樣的，如經過軟件的力度算法的修正之后，就可以做到和真鼓接近的區域力度響應（圖5）。

上述方法只是本人在實際研發和生產中摸索出來的一種結構設計方法并正式用于生產，當然如何調整鼓盤的均勻性，每個廠商自有一套方法，既可從軟件算法方面去做修正，音量方面去做補償，本人只是從結構上探討如何將均勻性做到更好，減輕軟件方面的困擾。

參考文獻

第2篇：壓電陶瓷范文

【關鍵詞】壓電陶瓷;Ansys仿真;PZT

1.引言

壓電材料是指具有壓電效應，能夠實現電能與機械能相互轉換的晶體材料，受到壓力作用時會在兩端面間出現電壓，進而表現出壓電效應[1]。壓電效應的機理是：具有壓電性的晶體對稱性較低，當受到外力作用發生形變時，晶胞中正負離子的相對位移使正負電荷中心不再重合，導致晶體發生宏觀極化，而晶體表面電荷面密度等于極化強度在表面法向上的投影，所以壓電材料受壓力作用形變時兩端面會出現異號電荷[2]。反之，壓電材料在電場中發生極化時，會因電荷中心的位移導致材料變形[3]。

壓電陶瓷具有價格低廉、易于批量生產等優點，已被廣泛應用于社會生產的各個領域，尤其是在超聲領域及電子科學技術領域中，壓電陶瓷材料已逐漸處于絕對的優勢支配地位，如醫學及工業超聲檢測、水聲探測、壓電換能器、超聲馬達、顯示器件、電控多色濾波器等[4]。隨著現代高科技的迅猛發展，智能結構和器件廣泛應用于信息技術、新材料技術和航天等高技術領域，并日益顯示出其巨大的優越性[5]。

近年來，各國都在積極研究功能陶瓷，研究的重點大都是從老材料中發掘新效應，開拓新應組織和結構入手，尋找新的壓電材料。特別值得重視的是隨著材料展，目前國際上對壓電材料的應用研究十分活躍[6]。

2.壓電陶瓷材料的仿真與分析

選取了solid226 ，Solid226單元需要介電常數ε，壓電常數數（壓電應力矩陣[e]或者壓電應變矩陣[d]），彈性常數（柔度矩陣[S]或剛度矩陣[C]），以及密度。介電常數和壓電常數同彈性系數一樣是方向的函數，它們與坐標的取向有關。所以在進行模型方案設計的時候要根據元件坐標系和壓電陶瓷極化方向的關系，對三種常數進行坐標變換，把相對元件坐標系的常數求出來。下面的分析，建立在坐標系的Z軸方向與壓電陶瓷的極化方向3（彈性主方向）平行，X軸平行與方向1，Y軸平行與方向2。

建立壓電陶瓷片模型，如圖1所示。

圖1 壓電陶瓷造型模型圖

分析首先需要進行的是靜態分析，設置選擇一表面一直為0V，在相對表面設置0V到150V的遞增變化和150V到0V的遞減的變化。

下一步要進行的是動態分析輸入電壓函數，電壓為交流電壓。

在加載了位移和電壓條件后生成圖2所示。

選取觀察Z軸方向壓電陶瓷變形云圖如圖3所示。

壓電陶瓷總位移變形云圖如圖4所示。

圖2 施加載荷（位移約束與電壓加載）示意圖

圖3 壓電陶瓷變形云圖（Z軸方向）

圖4 壓電陶瓷變形云圖（總位移）

圖5 施加電壓與壓電陶瓷的收縮變化線性關系

施加電壓與壓電陶瓷的收縮變化數據提取得到施加電壓與壓電陶瓷的收縮變化關系如圖5所示。

提取時間在0.1s內時間與位移的線性關系如圖6所示。

提取0.1s內加載電壓的線性關系如圖7所示。

3.壓電陶瓷材料作用于梁的激振仿真與分析

建立一個長方形梁和壓電陶瓷片，且壓電陶瓷片在梁的一端邊緣中間，在系統坐標的XYZ軸為中點，輸入壓電陶瓷個軸的長度，X為28mm，Y為14mm，Z為1.5mm。并輸入長方形梁的長度X為230mm，Y為28mm，Z為1.5mm，如圖8所示。

圖6 壓電陶瓷Z軸的位移與時間響應關系

圖7 時間0.1內與加載電壓的響應關系

圖8 激振模型

對壓電陶瓷施加150V，正弦電壓載荷，步長設置200步。分析結果如圖9所示，對梁的激振結果可以看出，梁的兩端翹曲明顯，故需對其進行抑制。

圖9 激振模型受力結果

4.壓電陶瓷材料作用于梁的抑振仿真與分析

在激振模型的基礎上，在梁的中間稍靠固支部分再添加一抑制其振動的陶瓷片，對其施加相反電壓使其起到抑振效果。如圖10所示。

圖10 抑振模型

在添加的陶瓷片2上施加與激振陶瓷相反的電壓。由圖11可知，在添加了第二片陶瓷片對其施加相反電壓時，對梁的彎曲抑振效果較為明顯，根部抑制情況較好，基本達到了所需的結果。

圖11 抑振分析結果

圖12 抑振前后對比圖

5.結論

壓電材料既可作為智能結構驅動器，又可作為智能結構的傳感器。Ansys仿真中在對壓電陶瓷有限元模型建立的基礎上，在固定一面電壓為0V，在對立面輸入遞增遞減電壓，分析了壓電陶瓷的位移變化，而得到壓電陶瓷在動態電壓條件下的位移變化的數據。本文建立的壓電陶瓷片合理的有限元模型，這對實際的工程分析具有很大的現實意義。

參考文獻

[1]張彥芳.壓電發電技術的應用和發展趨勢[J].科技資訊，2010（03）：102.

[2]孫慷，張福學.壓電學[M].國防工業出版社，1984.

[3]張福學，王麗坤.現代壓電學（上冊）[M].科學出版社，2001.

[4]葉會英，浦昭邦.壓電雙晶片的能量傳輸特性分析[J].光學精密工程，2000，8（4）：345-350.

[5]張斌，陳西平.壓電雙晶片作為驅動的精密定位機構研究[J].機械與電子，2009（6）：39-41.

作者簡介：

第3篇：壓電陶瓷范文

【關鍵詞】 納米定位與掃描平臺 bouc-wen模型 最小二乘法 參數辨識

一、引言

近年來，隨著納米技術的發展，微納米控制的運動平臺也成為了研究的熱點。但是，壓電陶瓷具備的動態特性、耦合特性、遲滯特性、蠕變特性以及運動平臺的機械振動特性會使得系統的精度降低、運行速度減慢，并且會引起系統的不穩定。其中，由于遲滯特性具備非局部記憶性、多值映射和率相關等性能，對納米定位與掃面平臺的定位精度影響較大，因此，本文將對納米定位與掃描平臺的遲滯特性進行研究，旨在消除遲滯誤差，提高納米定位與掃面平臺的定位精度。目前，有關納米定位與掃描平臺遲滯特性研究的方法主要有，Lin等[1]采用Bouc-Wen模型，設計了以PI反饋控制器控制運動平臺的方案，使得系統的魯棒性更高。BoucWen模型，由于具有參數少、數值化簡單等優點，本文將在研究前人成果的基礎上，基于Bouc-Wen模型，利用最小二乘法，對納米定位與掃描平臺的遲滯特性進行建模以及模型參數辨識，以減小位移誤差，實現納米定位與掃描平臺的精確定位。

二、納米定位與掃描平臺的模型建立

2.1 納米定位與掃描平臺的基本結構

納米定位與掃描平臺的基本組成一般包含三個模塊，分別為：納米定位與掃描平臺、檢測裝置和控制系統。

本文中納米定位與掃描平臺是由壓電陶瓷進行驅動，且由兩路獨立的電壓信號分別控制X、Y方向位移，輸入電壓范圍為-10V-10V，納米定位與掃描平臺的位移范圍為100μm×100μm

2.2基于Bouc-wen模型的納米定位與掃描平臺遲滯建模

Bouc-Wen模型是一種經典的微分多項式類的遲滯模型，該模型一般通過構建微分方程的方式來呈現輸出信號隨輸入信號的變化，從而通過微分方程來對系統進行遲滯建模。標準Bouc-Wen模型的數學表達式為：

ΦBW（t）=αk?u（t）+（1-α）Dk?z（t） （1）

其中，u（t）為系統的輸入；ΦBW（t）代表系統的遲滯輸出；k為系統的初始等效剛度系數；α為權重系數，z為模型的遲滯非線性項。

（1）式中的z（t）進行微分，可得，

其中，C為p轉置的一個列矩陣，b為一個常量列矩陣。

由于參數n主要影響遲滯曲線的光滑程度，并無對其他方面的影響，且參數n不屬于敏感參數，因而，當參數D，A，β，γ固定不變時，n的變化對遲滯模型曲線并無明顯的影響。

四、MATLAB實驗仿真

針對本文所確定的納米定位與掃描平臺遲滯模型，通過傳統PID控制，經MATLAB實驗仿真，實現信號的實時跟蹤，檢驗其對輸入信號的跟蹤性能。

⑴ 在采樣頻率f=50kHz時，輸入一個階躍信號，幅值為1μm，得到的仿真實驗結果，如圖1所示。

由圖1可知，在采樣頻率f=50kHz，輸入一個幅值為1μm的階躍信號，系統輸出位置信號大約需要2.0ms進入穩定狀態。

⑵ 在采樣頻率f=50kHz時，輸入一個方波信號，幅值為-1μm×1μm，得到的仿真實驗結果，如圖2所示。

在采樣頻率f=50kHz，幅值在-1μm×1μm范圍內時，由圖2可知，每當信號方向發生改變時，系統輸出位置信號大約需要2.0ms進入穩定狀態，且輸出位移穩態誤差大約在4nm之內。

五、總結

本文通過最小二乘法對所建模型進行參數辨識。而且通過對納米定位與掃描平臺建模，以減小系統遲滯特性對運動平臺輸出位移的影響。分別輸入一個階躍信號和一個方波信號，經MATLAB實驗仿真可知，系統輸出位置信號均大約需要2.0ms進入穩定狀態，很大程度上提高了運動平臺的定位精度。

參 考 文 獻

第4篇：壓電陶瓷范文

關鍵詞：備自投；電壓互感器；反充電

1 系統及運行方式說明

系統為220KV系統，正常運行方式下，＃01啟備變作為＃1、#2機廠用電備用電源，#02啟備變作為＃3、＃4機廠用電備用電源，如圖1：

＃01、＃02啟備變保護采用電磁式繼電器保護，＃3機的備自投回路采用繼電器接點聯瑣回路，YJJ、YZJ-A、YZJ-B作為廠用電備用電源監察繼電器；＃4機的備自投回路采用DCS［1］快切卡件，它需要取系統A相電壓作為啟備變電壓監察判斷量，若系統電壓消失，則快切卡件會閉鎖，＃4機的廠用電備自投功能自動退出，而快切卡件所取的系統電壓則是＃02啟備變運行于I母時經I母刀閘切換（1ZZJ）后或者是運行于III母時經III母刀閘切換(2ZZJ)后的系統電壓，如圖2：

圖中1G為262 I母刀閘，2G為262 III母刀閘，＋KM、－KM為262開關控制回路電源。因此在＃02啟備變轉為檢修狀態前應將1ZZJ（為＃4機快切卡提供I母線系統電壓）用紙片墊住，同時將繼電器YZJ-A、YZJ-B(供＃3機廠用電備用電源監察使用) 用紙片墊住，以保證運行人員操作＃01啟備變作為＃3、＃4機廠用電備用電源時的備自投回路暢通。選擇墊1ZZJ而不墊2ZZJ是因為在＃02啟備變送電前可能需要騰空III母，利用母聯3開關串代262開關對其進行充電和電流二次回路相量測試。

2 事件經過

2005年4月25日，＃02啟備變高壓側262開關大修結束，由于此次大修更換了三相SF6 CT，因此＃02啟備變在轉為熱備用前需騰空III母，用母聯3開關串帶262開關測相量。在運行人員騰空III母后合上262 III母刀閘的同時，運行于I母的＃1發電機掉閘，檢查＃1發變組保護屏有“失磁t1”保護動作信號。

3 原因分析

這是一起由于電壓互感器二次反充電造成保護動作的事件。通過電壓互感器二次向不帶電的母線充電稱為反充電，對于220KV電壓互感器，變比為220/0.1，停電的一次母線（III母）即使未接地，其阻抗（包括母線電容及絕緣電阻）雖然較大，假定為1MΩ，但從電壓互感器二次側看到的阻抗只有1000000/（2200）2≈0.2Ω，近乎短路，故反沖電流較大（反沖電流主要決定于電纜電阻及兩個互感器的漏抗），將造成運行中的電壓互感器二次側小開關跳開或熔斷器熔斷。在＃02啟備變停電前，將I母電壓切換繼電器1ZZJ用紙片墊住，在運行人員合262 III母刀閘前將紙片取下，但是1ZZJ繼電器機構卡澀，閉合的接點并沒有打開，運行人員合上262III母刀閘后III母電壓切換繼電器2ZZJ動作吸合，通過繼電器1ZZJ和2ZZJ將I母二次電壓和III母二次電壓并列，I母二次電壓通過III母PT二次向不帶電的III母反充電，造成I母PT二次小開關跳開，220KV母線電壓波動，此時運行于I母的＃1發電機運行狀態為：有功205MW、無功21Mvar、轉子電壓224V，系統電壓和轉子電壓均低于＃1發變組保護裝置(南自WFBZ-01)中失磁保護低電壓整定值，如圖3。

此原理中系統電壓沒有TV斷線判據，而且系統電壓低，整定值沒有設置門檻值，因此TV斷線時保護裝置可能會認為是系統電壓低，此時＃1發電機所發無功較少，相應的轉子電壓較低，圖中可以看出，系統電壓低與轉子電壓低滿足失磁t1保護的條件，加之失磁保護整定值Kf［2］=0.35偏低，造成＃1發電機解列。

4 整改措施

＃1發電機掉閘是由于WFBZ-01發變組保護裝置失磁t1保護邏輯和整定值Kf的不合理造成的，為了設備的安全穩定運行，依據《華北電網調度管理規程》，及時對Kf進行重新整定（Kf=0.828），并聯系南自公司改進了失磁保護原理，如圖4：

新的失磁保護原理更趨于合理，無論機端電壓低還是轉子電壓低必須同時滿足阻抗圓判據保護才可以動作，并設置機端電壓TV斷線條件閉鎖，避免由于TV斷線而導致保護誤動作。

第5篇：壓電陶瓷范文

關鍵詞：高壓變電站；電氣一次設計；注意問題

0 引言

隨著經濟的發展，對于電力供應的穩定性要求變得越來越高，這就直接促使我國農村和城市電網的建設進程得以不斷加快，從而有效的拉動了內部需求，因此在這種發展形勢下，高壓變電站的數量以及相應的規模都開始不斷的增加。所以就需要針對高壓變電站當中電氣一次設計所要注意的問題進行分析，并結合相應的有效方式來保證高壓電供應的安全穩定性。

1 電氣一次設計研究的必要性

在電氣設備當中的主線路均被統稱為一次線路，而針對一次顯露的系統化設計操作行為則被統稱為電氣一次設計。而這其中主要進行設計的范圍還是在變電站方面的電氣設備以及主接線的選擇方面，同時還包括了電氣設備的擺放及布置等多方面的內容，這都是保障高壓變電站能夠真正正常運作和發展的重要部分。因此在真正的設計過程當中，就必須要以此來保證所設計方案的科學、實用以及精確性[1]。因此，在如今電力行業競爭發展越來越激烈的今天，大多數電力企業都進入了生存和發展的關鍵時期，所以在電力企業內部就必須要不斷的提升其自身所具有的工作效益，并能夠真正保障電力的有效供應，這樣才能有效的提升電力企業在市場方面的競爭力，最終促使其更深入的生存和發展。所以，電氣一次設計程度的高低和企業方面的生存發展有著非常密切的聯系。

2 高壓變電站一次設計中需要注意的問題

（1）高壓變電站常規接線形式。對于高壓變電站中電氣設計的工作，主要需要考慮的還是在其中間變電站和終端變電站等多個方面。在前者的變電站中主要靠近高壓百年電站方面的負荷核心處，并在這其中劃分為兩路直接進線，這樣就真正實現了將電能轉向低壓用戶的有效分配。但是要想真正實現這一分配的方式，主要需要借助兩臺主變來加以實現。而且在終端變電站當中的高壓側主接線的分配形式主要有單母線接線、內橋接線，還要線路的變壓器組接線等等；

（2）主線接線設計。在變電站方面的主接線電器設計本身是電氣設計當中的主要環節，所進行設計的過程都必須要結合電網當中的出線數量、電網地位以及設備的特點還有回路數等多個方面來加以確認。同時還必須要注意其供電可靠性、能源的節約以及電力運行的靈活性還有操作方面實現能源的節約。而且還必須要擴大相應的要求，以此來有效的實現高壓變電站電力供應的安全穩定性[2]。從經濟性方面的角度來分析，變電站方面的電氣主接線的設計工作的開展主要目的也是為了能夠方便后續的維修操作，從而實現成本的節約以及建設規模的擴大等。在電氣設計當中，通常對于一次設備的選擇除了需要保證接線方面的科學、安全性，還必須要最大限度的選擇相對經濟、合理化的線路以及電氣設備等，而且對于變電站的占地面積，還有主接線的設計等多方面工作都必須要選擇相對合理的方法和技術。結合高壓變電站中電氣接線的設計方面為主要案例來進行分析，通常在設計接線的過程中，都必須要采用相應的雙、單母線這兩種線路類型的完美配合。并以此來從接線的方式上直接選擇相應的科學化的線路開關設計而出的規范標準，并通過斷路器直接推出相應設備，最后將電氣線路投入到其中直接使用最終形成變壓器以及設備檢修體系等，保障系統運行的安全性。結合以上原因來進行分析，就需要取消在高壓側出現的各種類型開關，因此在高壓變電站的設計當中，也要取消那些側進隔離的開關。

3 高壓變電站電氣防雷設計

在高壓變電站中進行電氣防雷設計，主要也是為了能夠有效的避免受到直擊雷或者雷電過電壓的損害，而進行變電站電氣一次設備的防雷防護設計主要有直擊雷防護、接地防雷防護以及雷電過電壓等等。其中直擊雷保護主要是指在變電站中采用相應的屋頂避雷帶來直接避免直擊雷的侵害，這主要也是通過變電站中配電裝置戶內所布置的。而且在屋頂的避雷帶也需要采用熱鍍鋅扁鋼這種特殊性材料[3]。而且還需要將其真正牽引到下部分的主接地網的安全連接來進行，而在雷電過電壓的保護方面主要也是為了能夠避免其線路侵入相應的雷電波而造成電壓過高的情況，所以就必須要在高壓進線和低壓母線方面安裝相應的避雷器。接地防雷的設計都必須要盡可能的布置在配電站之外的空地當中，而且還注意將接地極加以深埋，這就必須要注意在其大門處設置相應的主接地網連接的均壓帶。

4 高壓變電站電氣接地設計

在實際的變電站設計建造當中，為了能夠真正有效的保障變電站電氣一次設備的穩定運行，并有效的避免相應施工人員由于觸電而引發的安全事故，通常都需要將電氣設備的相關部分直接和大地產生有效的連接，也即是文中提到的電氣接地設計。而且在電氣的接地方面除了可以真正有效的防治其產生觸電事故，同時也能夠直接避免電氣一次設備受到相應的機械性損害，最終有效的預防了其爆炸和火災的出現。通常變電站中電氣一次設備所進行的正常接地裝置主要也是通過接地體和接地線兩者共同組成，最為常用的接地體主要是自然接地體，可以將其劃分為人工和自然兩部分，相應的接地線通常都是使用圓鋼或者是扁鋼來進行。而且在變電所中的高壓、低壓配電室以及變壓器室等都可以直接在室內采用扁鋼材料直接練成一體。而關于接地電阻方面的計算值則都必須要充分的滿足高壓小接地系統當真的保護接地及低壓電氣設備的保護接地來進行電阻的計算。

5 結語

綜上所述，高壓變電站電氣一次設計本身是一項系統化的工程，同時也是電力系統設計規劃當中的主要部分。因此要想實現電氣一次設計的有效性，不但需要成果的電氣設計方案，同時還必須要注重在配電器、電氣設備及接線方式方面的選擇，這樣才能真正有效的保障其所帶來的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1]黃興.變電站改擴建過程中電氣一次設計的探討[J].科技創新與應用，2015（11）.

第6篇：壓電陶瓷范文

關鍵詞：智能巡視系統；智能變電站；遠程監控

0 引言

由于變電站自動化水平日益提高，變電站二次保護作為聯系繼電保護裝置、自動裝置和斷路器操作回路的橋梁，其作用至關重要。目前，變電站繼電保護裝置和自動裝置出口壓板及功能壓板主要由人工投退并進行確認，在日常巡視時也只能依靠人工逐個保護屏檢查，此種方式費時費力，而且變電站運行方式多樣及保護壓板數量眾多，存在誤投退、漏投退現象，可能導致保護誤動及拒動。因此，需要從技術上給予保障和監督，及時地糾正壓板投退與保護運行情況，保障電網安全運行。

為此，為解決二次保護巡視問題；應該建立一個智能壓板檢測系統，解決當前變電站壓板投退復雜、誤投誤退等問題。

1 智能壓板檢測系統設計目標

1.1壓板狀態自動檢測

實時監測模塊包括每個保護屏中的二次壓板對應的紅外對射管。紅外對射管包括紅外發射管與紅外接收管，并聯接在集成控制模塊，并匯總到一個交換機后通過以太網與后臺智能壓板監控機連接。為避免影響到二次壓板回路，二次壓板與紅外對射管相對獨立，無電聯系，每個保護屏放置一個集成控制模塊。

1.2壓板狀態實時快速反饋

由集成控制模塊傳輸到后臺監控機，接收保護屏壓板信息，并運行智能壓板在線監測及操作系統軟件，實現實時檢測、提醒壓板變位的反饋功能。

1.3二次壓板操作票自動生成

智能壓板監測系統軟件可實時檢測所有保護屏二次壓板的投退狀態，還可以編寫操作票，為便于以后查詢數據，本軟件還提供了壓板異常報警信息查詢功能，并可直接輸出到EXCEL。

2 智能壓板檢測系統原理

智能壓板檢測系統目的是在不改變現時壓板狀態及不接入壓板電流回路的前提下，提供一種變電站智能壓板監測系統，能夠對變電站二次壓板投退狀態進行自動、可視化的直觀顯示，在后臺可以進行模擬操作并可自動生成操作票，使運行人員能遠程在線監測二次壓板狀態并實時記錄壓板錯誤投退信息，減少運行人員巡視的時間。上述目的由以下技術方案實現：

1、保護屏內二次壓板：圖中狀態為退出位置，用于連接二次回路中的出口回路與功能回路等，第一排壓板命名為1LP1、1LP2…；第二排壓板命名為2LP1、2LP2…，以此類推。

2.、紅外對射管：由紅外發射管與紅外接收管組成，用于檢測二次壓板是否在投入位置，圖中可檢測出壓板在退出位置。

3、集成控制模塊：用于收集每個紅外對射管的檢測數據，每個保護屏均設置一個集成控制模塊，每個保護屏相對獨立，互不干擾。

4、網絡交換機：用于匯總每個保護屏二次壓板位置信息并上傳至后臺智能壓板監控機。

5、以太網：用于連接網絡交換機與后臺智能壓板監控機，后臺智能壓板監控機獲取壓板數據的橋梁。

6、后臺智能壓板監控機：主要包括智能壓板在線監測及操作系統軟件（軟件下面介紹）。

7、保護屏1P：虛線框內為保護屏1P的接線圖，包括多行的二次壓板。本系統可在線監測全站的保護屏（nP）壓板投退情況。

3 智能壓板檢測系統構成

3.1實時監測模塊

實時監測模塊包括每個保護屏中的二次壓板對應的紅外對射管。紅外對射管包括紅外發射管與紅外接收管，并聯接在集成控制模塊，并匯總到一個交換機后通過以太網與后臺智能壓板監控機連接。為避免影響到二次壓板回路，二次壓板與紅外對射管相對獨立，無電聯系，每個保護屏放置一個集成控制模塊。

3.2.2集成控制模塊

集成控制模塊主要分為數據收集部分、數據處理部分和協議傳輸部分。數據收集部分由CD4051BE芯片負責對每組8位、共6組的保護屏數據進行收集匯總，數據處理部分是由STC廠家生產的工業級控制芯片89C52實現對數據的處理與分析，本集成控制模塊則采用MAX485芯片負責對后臺監控機傳輸數據。

3.2.3監控機

后臺智能壓板監控機為日常使用的普通臺式電腦，用于接收保護屏壓板信息，并運行智能壓板在線監測及操作系統軟件。

3.2.4系統監測軟件

智能壓板監測系統軟件可實時檢測所有保護屏二次壓板的投退狀態，還可以編寫操作票，為便于以后查詢數據，本軟件還提供了壓板異常報警信息查詢功能，并可直接輸出到EXCEL。

4 智能壓板檢測系統特點

1、合理的利用現有的平臺資源，并在不影響現有系統的運行情況下開展項目。

2、獨立巡視系統，在不影響現在設備的情況下開展系統檢測

3、安裝簡易方便，無需更改現有二次設備配置情況

4、系統能準確地與后臺監控機傳輸，能快速、及時、準確地放映二次壓板狀態變化情況。

5、對繼電保護屏巡視能實現路線記錄規劃，提高效率，有效地防止重復巡視。

6、有助于推動定二次設備巡視的規范化管理。

5 智能壓板檢測系統試驗成果

5.1、系統理論檢測時間

采用測試保護屏核對，由于該系統采用STC工業控制芯片處理壓板狀態數據，數據傳輸波特率采用9600比特/秒，檢測每一個壓板的狀態用時≤10毫秒，一般保護屏壓板數量為48到60塊，檢測1個保護屏二次壓板用時≤1秒；以東莞站測試保護屏壓板為例計算，能在5秒內完成兩個測試保護屏檢測。

通過以上實例可清楚看到，完成1個測試保護屏智能壓板監測在5秒以內。到目前為止項目小組成員已多次在測試保護屏實驗成功，智能壓板監測系統可準確快速地反映壓板真實結果。智能壓板監測項目的推廣應用，將結束以往由運行人員人工檢測的歷史。

5.2系統投入使用前后對比

假定二次設備巡視工作在2人3分鐘內可完成一套二次設備壓板的核查工作，迎峰度夏時一個變電站需要核對150套裝置，某地區共有155座變電站，以下得出智能壓板檢測系統投入使用前后對比數據對比：

成果推廣后，二次設備可視化管理系統提高檢查的精確度，并用智能壓板監測系統替代值班員到現場檢查，按東莞地區所有變電站核對定值計算，進行二次設備檢查，共可節省1130小時/人，在極大的提高核查效率的同時，也減少了核查中人為失誤的因素。

6 結論

二次保護屏檢測項目的推廣應用，由智能壓板監測系統替代值班員到現場檢查，將結束以往由運行人員人工檢查的歷史。尤其是隨著監測系統進一步研究和推行，將改變變電人員的巡視方式，大大減少二次壓板檢測的時間，節省了變電站人員寶貴的時間。

為解決二次保護巡視獨立研究了智能壓板檢測系統，解決當前變電站壓板投退復雜、誤投誤退等問題，試驗有效。系統能有效運行，提高了變電站二次設備的可靠性，值得繼續深入研究推廣。

參考文獻

[1] 中國南方電網 變電運行管理標準 2004-06-01.

第7篇：壓電陶瓷范文

關鍵詞：壓電陶瓷，摻雜，BNT，BKT

 

壓電陶瓷的發現和發展距今已有50余年的歷史，尤其是近20年來，壓電陶瓷和壓電器件的原材料有了很大的發展。壓電陶瓷在信息、航天、激光和生物等諸多高新科技領域的應用甚廣，這些應用主要是與這類材料具有穩定的化學特性、優異的物理性能、易于制備成各種形狀和具有任意極化方向的特性緊密相連[1-3]。

目前，大規模使用的壓電陶瓷仍然是傳統的以PZT為基的多元系壓電陶瓷，且在電子學、微電子學等諸多高科技領域得到廣泛的應用，但這類陶瓷中的PbO(或Pb3O4)的含量約占原材料總重量的70%，難以制備致密陶瓷，且憑借當今的科技水平還不能使沉積在地表或游離于空氣中的鉛完全回收再利用，這將使得在制備、使用及廢棄后的處理過程中，都會給人類和生態環境帶來嚴重危害。隨著近來各國環保戰略的加強，無鉛壓電陶瓷的研發取得了很大的成績，出現了很多具有實用前景的陶瓷體系，尤其鈦酸鉍鈉系壓電陶瓷更是受到當前各國科研工作者的青睞[4-9]。

然而，從近年來的研究進展可以看出，無鉛壓電陶瓷不可能馬上替代鉛基壓電陶瓷在電子元器件的原材料使用上的主導地位，只有逐漸改善才是更為務實。因此，本論文根據ABO3鈣鈦礦型陶瓷的多元系復合原則，采用傳統陶瓷制備技術和電子陶瓷工業用原料，制備了新型0.82（Bi0.5Na0.5)TiO3-0.18(Bi0.5K0.5)TiO3體系壓電陶瓷，并研究了該體系壓電陶瓷的壓電、介電、鐵電性能。。

1.實驗

本著實用化的目的，采用傳統的陶瓷制備工藝技術，以Bi2O3、Na2CO3、K2CO3、TiO2為起始原料，根據0.82（Bi0.5Na0.5)TiO3-0.18(Bi0.5K0.5)TiO3（簡記為BNT-BKT）陶瓷體系的化學計量比進行配料，其中x分別為0，0.005，0.01，0.03，0.05。首先將原料混合物振動球磨12h，充分混合、粉碎后，然后在860～900°C下，經3h的預燒合成陶瓷粉體；合成后的陶瓷粉末充分研磨并過60目分樣篩后，加入適量的粘結劑，造粒得到流動性好的顆粒；在一定壓力下干壓成型，獲得厚度為1.0～1.5 mm、直徑為 12.0 mm的生坯片；并在1140°C下、燒結4h得到致密的陶瓷片。將清洗好的陶瓷片用真空濺射儀鍍上銀電極，在硅油溫度為80°C～100°C、極化直流電壓為3.5 kV/mm～4.5 kV /mm的條件下極化20～30min，放置24h后，測試各項性能。用ZJ-3A準靜態測量儀（中國科學院聲學研究所）測量d33；采用HP4294A阻抗分析儀測量陶瓷樣品的諧振頻率、反諧振頻率、諧振阻抗和電容，然后計算出陶瓷的機電耦合系數kp；用LCR數字電橋（TH2816A）在常溫下測得1kHz時陶瓷樣品的介電常數εr和介電損耗tanδ；采用RadiantPrecision Workstation鐵電測試系統測試陶瓷樣品的電滯回線。

2. 結果與討論

2.1錳摻雜對壓電性能的影響

圖1 BNT-BKT+xmolMnO2陶瓷的壓電常數d33和平面機電耦合系數kp與組分的關系圖

圖1為錳摻雜對BNT-BKT體系陶瓷的壓電常數d33和平面機電耦合系數kp的關系圖。不難發現，d33在摻雜量x=0.005時出現峰值，之后隨著x值的增加而減小。平面機電耦合系數kP隨著錳摻雜量x值的增大而增大，在x=0.005時kP達到最大值，之后又逐漸減小。。摻雜少量的錳提高了材料的壓電常數，摻雜量進一步增加，壓電常數出現了明顯的下降。這是因為摻錳引起氧空位，一方面起到了燒結促進劑的作用，有利于晶粒的長大，然而壓電常數受晶粒大小的影響隨晶粒尺寸的增大而增大，所以可以提高陶瓷材料的d33值；另一方面，氧空位也阻礙了鐵電疇壁的運動，又會降低d33的值。錳摻雜量較少時，晶粒尺寸長大占據主要地位，d33值隨錳含量的增加而增大；而當錳含量進一步增加，氧空位增多，對鐵電疇壁的阻礙作用增強，d33值隨之減小，在這兩種作用下，陶瓷材料的壓電性能表現出隨錳含量的增加先增大后減小的規律。

2.2錳摻雜對介電性能的影響

圖2 BNT-BKT+xmolMnO2陶瓷的介電常數、介電損耗與組分的關系圖

圖2為BNT-BKT陶瓷的介電常數和介電損耗與組分的關系圖。從圖2可以看出：陶瓷的介電常數εr隨著錳摻雜量x的增加而不斷減小，當x=0.01時達到最小，之后隨著錳的摻雜量的增加而逐漸增加。另外，圖2也反映了錳摻雜量x和介電損耗tanδ之間的關系，由圖中可以看出，介電損耗tanδ在x=0.005時最小，在出現峰值之后隨著x的增加，介電損耗tanδ也不斷增大。說明在本實驗中，錳摻雜量為0.005時陶瓷的介電性能最好。綜上所述，可以得到錳摻雜對介電性能影響的原因是當x≤0.005時，錳呈現硬性摻雜的作用，當x≥0.005時，由于晶粒過分長大，氣孔增多，陶瓷不致密，因此致使樣品的介電性能降低。

2.3錳摻雜對鐵電性能的影響

圖3 BNT-BKT+xmolMnO2陶瓷在室溫下的電滯回線

圖4 BNT-BKT+xmolMnO2陶瓷的剩余極化強度Pr和矯頑場強Ec 與組分的關系圖

圖3為BNT-BKT陶瓷在室溫下的飽和電滯回線圖，通常，飽和電滯回線是為了展示該體系陶瓷優良的鐵電性能。從圖3可以看出：在一個寬的組分范圍內，獲得了飽和的電滯回線展示了鐵電性能。圖4為錳的摻雜量對剩余極化強度Pr和矯頑場強Ec的影響關系圖。不難發現，Pr隨著錳摻雜量的增加而減小。錳摻雜使樣品的剩余極化強度明顯下降，體現了明顯的受主摻雜的特點。。矯頑場強Ec在錳摻雜量x=0.03時達到最值2.43kV/mm，此時的剩余極化強度為4.54μC/cm2，之后隨著錳的摻雜量的增大而減小，表明添加錳可以降低矯頑場強，使壓電性能得以充分體現。

3.結論

(1) 對0.82（Bi0.5Na0.5)TiO3-0.18(Bi0.5K0.5)TiO3無鉛壓電陶瓷錳摻雜的改性研究表明：摻雜為受主摻雜的特性，錳離子主要以+2、+3價對材料進行硬性取代，產生氧空位，使陶瓷變“硬”，導致介電常數d33變小，機電耦合系數kp變小，剩余極化強度Pr顯著降低，機械品質因數Qm有所增加。(2) 本實驗利用固態氧化物為原料，采用傳統的固相反應法進行陶瓷粉體的制備，并采用壓制成形工藝制備出0.82（Bi0.5Na0.5)TiO3-0.18(Bi0.5K0.5)TiO3陶瓷,進行錳的摻雜實驗，實驗中不斷研究其新的摻雜量,以期達到最優配比。從而得出在錳摻雜量占陶瓷總物質的量的0.005時，陶瓷的壓電、介電、鐵電性能較優。

參考文獻：

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第8篇：壓電陶瓷范文

關鍵詞：鐵電材料；電阻抗法；復合材料

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.182

1 壓電材料應用前景

在19世紀80年代，英國物理學家居里兄弟在一次實驗過程中，偶然反現了壓電材料。1881年，物理學家根據熱力學三定律，發現了逆壓電效應。但是在應用研究上并沒有得到實際的應用于進展。直到1954年，美國科學家發現了PbZrO3一PbTiO3固溶體（也稱壓電陶瓷）[1]，這種材料不僅具有優異的壓電性和良好的穩定性，還具有巨大的工程使用價值，使得研制出壓電片成為可能。隨著科學家發現了一種性能更加優異的壓電材料―壓電陶瓷，壓電陶瓷的出現在壓電學的發展中具有劃時代的意義，奠定了壓電材料應用基礎。壓電陶瓷在使用的過程中具有很高的靈敏度。可以實現把微弱的電信號（微弱的振動信號）轉變為相應的位移信號（電信號），這種材料廣泛用于可海上聲納系統、天氣預報、家用電器制造等行業。地震是危害非常大的，而且產生地震的根源位于地球內部深處，所以準_預報出地震發生時間和位置是非常困難的，目前的科學技術是不能夠達到這一水平的，這個問題一直以來困擾著科學家。壓電陶瓷對外界的振動或者壓力是非常敏感的，甚至可以感應到十幾米外飛蟲拍打翅膀的振動信號。如果用它作為制造地震儀的基本感應元件，就可以比較靈敏準確檢測地震的強度，指示出地震的方位和距離。隨著科學技術的發展，本人相信壓電元件在地震預測中會發揮重要的作用。

2 傳統無損檢測技術簡介及缺點

傳統無損檢測技術存在很多缺點：必須提前確定損傷出現的大致位置；要求被測機器停止運行，這不僅降低了生產效率，耗費時間，而且增加了成本。傳統無損檢測技術對于一些大型結構特別是比較復雜的大型結構無法進行檢測等，從而大大限制了其應用范圍。X射線在檢測分層時也受到上述限制；CT照相法對人體有害、操作者必須經過專門培訓；超聲法的信噪比低，不易分辨；微波法對較小缺陷不敏感；超聲C掃描無法識別薄板中的缺陷，檢測效率較低；表面滲透無法檢測復合材料的分層缺陷，這大大限制了該技術的應用；紅外熱波成像受環境溫度、缺陷位置和缺陷性質的影響較大；此時，高的頻率可以限制傳感區域，使損傷對振動信號的影響同遠端邊界條件的影響分開，這就更有利于對關鍵結構的檢測。可以看出與其他傳統的無損檢測技術比較，阻抗分析法無損檢測技術除了具有操作簡便，測量精度高的優點，可以實現微小裂紋的無損檢測。

3 壓電無損檢測技術基本原理及優勢

壓電無損檢測技術在航空航天、紡織業、建筑業等部門有著很大的發展前景[2-4]。該方法利用正、逆壓電效應，通過測量電阻抗參數來實現對結構內部損傷的檢測。圖1給出了壓電-電阻抗無損檢測技術工作原理，將壓電陶瓷片粘貼固定在被測構件上，同時對壓電片施加正弦或者余弦掃描激勵電壓信號，當試驗材料內部出現微小裂紋或者缺陷時，其機械阻抗就跟著發生變化，從而影響附著構件上壓電陶瓷片的電阻抗值的變化對壓電片電阻抗值進行測量，同時將測量的數據與健康的試件測量的阻抗數值進行比較，就能確定試件是否發生損傷或內在安全隱患。

電阻抗（EMI）是壓電效應在結構診斷方面的典型應用[5]。壓電激振電阻抗技術可用于導電復合材料的損傷檢測，也可檢測工件的內部損傷缺陷（裂紋、脫膠、分層和纖維斷裂等）[6，7]。此技術有如下特點： 1.阻抗技術可以實現對大型結構的無損檢測；2.工作的頻率范圍比較寬，對初期損傷非常敏感，可以實現微小裂紋的無損檢測；3.壓電片既作傳感器又作驅動器，提高了傳感器使用效率，節省了成本；4.壓電陶瓷的體積比較小，進行阻抗分析時，對整體結構物理和機械特性不會產生明顯影響，可以實現結構在線測量，提高了生產效率。

參考文獻：

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[2]齊共金，雷洪，耿榮生，景鵬.國外航空復合材料無損檢測技術的新進展[J].航空工業與維修，2008（05）.

[3]蔣薈，楊曉華.航空復合材料結構無損檢測技術[M].[會議論文]， 2006（02）.

[4]耿榮生，鄭勇.航空無損檢測技術發展動態及面臨的挑戰[J].無損檢測，2002（01）.

[5]芮延年，劉文杰，郭旭紅等.基于壓電阻抗的設備結構健康智能診斷[J].中國制造業信息化，2003，32（08）：122-124.

[6]馮偉.應用于結構健康監測的壓電阻抗技術研究[D].南京：南京航空航天大學，2007.

第9篇：壓電陶瓷范文

1、無機壓電材料。分為壓電晶體和壓電陶瓷，壓電晶體一般是指壓電單晶體；壓電陶瓷則泛指壓電多晶體。壓電陶瓷是指用必要成份的原料進行混合、成型、高溫燒結，由粉粒之間的固相反應和燒結過程而獲得的微細晶粒無規則集合而成的多晶體。

2、有機壓電材料。又稱壓電聚合物，如偏聚氟乙烯(PVDF)(薄膜)及其它為代表的其他有機壓電(薄膜)材料。這類材料及其材質柔韌，低密度，低阻抗和高壓電電壓常數(g)等優點為世人矚目，且發展十分迅速，現在水聲超聲測量，壓力傳感，引燃引爆等方面獲得應用。

3、復合壓電材料。這類材料是在有機聚合物基底材料中嵌入片狀、棒狀、桿狀、或粉末狀壓電材料而構成的。至今已在水聲、電聲、超聲、醫學等領域得到廣泛的應用。

以上就是對于壓電材料有哪些種類的介紹，網友們明白了嗎？

（來源：文章屋網 ）