高温型振动式物位开关压电陶瓷的考量因素

压电陶瓷片是振动式物位开关的核心部件，它使仪表探头在谐振频率下产生振动及信号接收，并通过智能电路单元处理分析输出一个开关信号，来判断物料的存在。如果在较高的工作温度下选用温度特性差的压电材料，料位开关的振动会很快减弱，经常出现误动作，或使压电陶瓷损坏，振动开关失效，导致无法检测或判断物料的存在，从而影响生产的正常进行。既然压电陶瓷的好坏在较高工作温度下对料位开关有这么大的影响，那么，选择高温型振动式物位开关压电陶瓷都有哪些考量的因素呢？

我们知道，作为一种新兴的功能陶瓷材料，压电陶瓷具有压电效应，它可以将机械能与电能相互转换。而压电陶瓷之所以具有正负压电效应，是由于其内部存在自发极化行为，这些自发极化再经过人工极化工序处理而被迫取向排列后，陶瓷内即存在剩余极化强度。如果在外界（如压力或电场）的作用下能够使此极化强度发生变化，陶瓷就出现了压电效应。

振棒料位开关压电陶瓷组装完成

基于此，衡量压电陶瓷的性能参数，通常有介电常数ε，压电常数d，机电耦合系数kp，品质因数Qm以及居里温度Tc等等。所以，在选择高温型振动式物位开关压电陶瓷时也主要应从上述参数进行考量。

首先，温度因素对压电陶瓷性能的影响最为显著。压电陶瓷有一个极限使用温度，当温度达到这一极限温度时，压电陶瓷就会失去压电性能，这一温度被称为居里温度。随着温度的上升，压电材料的一些电特性参数会进一步下降，从而影响传感器的输出灵敏度，并使传感器的低频响应变坏。

一般情况下，压电陶瓷的安全工作温度处于0℃到1/2居里温度之间。而由于物位开关具体应用工况较为复杂，尤其在高温工况下，对压电陶瓷材料的性能提出的要求更高。

因此，在对高温等恶劣环境下工作的压电陶瓷进行选型时，为获得较宽的工作温度范围，应尽量选取居里温度高些和热稳定性好些的压电材料。

其次，选用的压电陶瓷的介电常数、压电常数和机电耦合系数应尽可能大。

最后，为提高材料的温度稳定性和时间稳定性，还应选择添加有“变价”添加物的压电材料，以使材料“软”“硬”性质兼有，稳定性更强。

经过对压电陶瓷应用的深入研究和多次高温试验，计为工程师选择适合高温工况工作的压电器件，为计为振动式物位开关在高温工况下稳定工作提供了可靠保障。计为仪表在实践中的稳定表现，也受到了用户的一致好评。

审核编辑：符乾江