德國Physik Instrumente Piezo技術的基本原理

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　　從物理效應到工業(yè)用途

　　"皮耶佐"一詞源自希臘語中的壓力詞。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：他們稱這種現(xiàn)象為"壓電效應"。后來他們注意到，電場可以變形壓電材料。這種效應稱為"反壓電效應"。

　　工業(yè)上的突破來自于-Piezoelect陶瓷，當科學家發(fā)現(xiàn)鈦在應用電場時，在有用的尺度上采用壓電特性。

　　壓電效應現(xiàn)在用于許多日常產(chǎn)品，如打火機、揚聲器和信號傳感器。Piezo 執(zhí)行器技術也得到了汽車技術的認可，因為內(nèi)燃機中的壓電控制噴射閥縮短了過渡時間，顯著提高了平滑度和廢氣質(zhì)量。

　　直接和反向壓電效應

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

　　反之亦然，當施加電壓時，反壓電效應會導致此類材料的長度變化。此執(zhí)行器效應將電能轉(zhuǎn)換為機械能。

　　壓電效應既發(fā)生在單晶材料中，也發(fā)生在多晶鐵電陶瓷中。在單個晶體中，晶體晶格單元細胞結(jié)構(gòu)中的不對稱，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，即單位細胞的正負電荷濃度是相互分離的。同時，單元細胞的軸向自發(fā)極化方向延伸，并發(fā)生自發(fā)應變。

　　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相對較小。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)變形和不對稱。這帶來了偶極子和龍骨和四角晶體相位的形成，這對壓電技術很感興趣。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。鐵電極化過程也需要使陶瓷在宏觀上壓電。

　　為此，應用了幾千伏/毫米的強電場，在以前無組織的陶瓷化合物中形成不對稱。電場導致自發(fā)極化的重新定位。同時，對極性場方向具有有利方向的域在增長，對極性場方向有不利方向的域在收縮。域墻在晶格中移動。

　　兩極分化后，即使沒有電場的應用，大多數(shù)重新定向也會保留下來。但是，由于內(nèi)部機械應力，少數(shù)域墻被移回原來的位置。

　　極化皮埃佐陶瓷的擴展

　　陶瓷膨脹，每當應用電場，這是不如原來的極化場強度強。這種效應的一部分是由于晶格中離子的壓電變化，被稱為內(nèi)在效應。

　　外在效應基于單位細胞的可逆鐵電重新定向。它隨著驅(qū)動場強度的增強而增加，并負責鐵電壓電陶瓷的大部分非線性滯后和漂移特性。

　　公司簡介

　　在過去的五十年里，PI已經(jīng)發(fā)展成為納米定位技術的領先制造商。創(chuàng)業(yè)行為的關鍵要素和動機始終不變：為客戶找到最佳解決方案。

　　PI 以其產(chǎn)品質(zhì)量而聞名，多年來一直是全球精密定位技術市場的領先者之一。其中最重要的組成部分之一是國際 PI 家族中的團隊精神，這種團隊精神基于超越國際邊界和職能限制的相互理解和支持。

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

　　PI Group 能夠準確響應客戶的需求：具體要求通常只能通過定制解決方案來滿足，而解決方案只能通過非常規(guī)和創(chuàng)造性的思維才能找到。

　　這意味著客戶：

　　訓練有素的專家的個人咨詢

　　可持續(xù)備件服務和供應能力

　　已發(fā)送的每個定位系統(tǒng)的資格

　　現(xiàn)場培訓和個人支持

　　后銷售服務

　　國際支持

　　工程專業(yè)知識

　　所有關鍵技術都是在內(nèi)部開發(fā)的。PI 的技術范圍使員工能夠充分培養(yǎng)他們對技術的熱情。從精密力學和電子學到定位傳感器技術和 Pi 陶瓷和在 PI 陶瓷公司開發(fā)的執(zhí)行器。技術的發(fā)展范圍從基礎到應用特定版本：最好的解決方案來自技術潛力，技術潛力來自多年積累的技術和相應的生產(chǎn)能力。

　　2017年落成的新技術中心擴展并集中了開發(fā)和建設方面的能力和專業(yè)知識。

　　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 研討會和積極的創(chuàng)新管理是實現(xiàn)這一目標的重要因素。

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

　　主動的、基于系統(tǒng)的要求管理使得完全免除存儲設施成為可能。

　　從兩噸六角星到 10 克納米定位器的產(chǎn)品頻譜要求 PI 擁有其可處置的設備和技術，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

　　位置傳感器的內(nèi)部生產(chǎn)

　　氣候和振動隔離測量條件

　　使用可追溯的外部校準測量設備進行計量

　　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)行器技術監(jiān)測

　　分形制造組織

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