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壓電陶瓷由于其壓電特性、機電耦合系數高等特點(diǎn)在科研、工業(yè)、國防等精密定位控制領(lǐng)域得到廣泛的應用，其中壓電陶瓷動(dòng)態(tài)操作應用占比較大，比如減震抑震、精密加工、精密檢測等等，需要動(dòng)態(tài)應用的客戶(hù)在咨詢(xún)壓電陶瓷的時(shí)候往往希望可以獲得的使用頻率越大越好，那么壓電陶瓷到底可以實(shí)現多大的頻率呢？

因為影響頻率的因素有很多，且應用方式不盡相同，我們只提供壓電陶瓷在空載情況下的諧振頻率作為參考。而這一諧振頻率也就是壓電陶瓷的固有頻率并不能作為使用頻率，它所能體現的是壓電陶瓷的響應時(shí)間。

針對具體的應用，壓電陶瓷的使用頻率該如何評估呢？我們一起來(lái)了解一下:

功  率  限  制

為了延長(cháng)壓電陶瓷的使用壽命，我們建議客戶(hù)在安全功率范圍內使用壓電陶瓷。

壓電陶瓷在動(dòng)態(tài)操作下會(huì )因為伸縮過(guò)程內部的摩擦而生熱，過(guò)熱的溫度會(huì )影響壓電陶瓷的性能，甚至導致壓電陶瓷的損壞。

  系統諧振頻率系統諧振頻率

壓電陶瓷在加一定負載之后，系統的諧振頻率會(huì )隨之降低，所以確定了外部機械負載之后需要計算系統的諧振頻率。系統諧振頻率通常采用計算公式：

動(dòng)  態(tài)  力

壓電陶瓷在動(dòng)態(tài)操作的過(guò)程中，由于壓電陶瓷的快速伸縮，會(huì )產(chǎn)生動(dòng)態(tài)力，動(dòng)態(tài)力過(guò)大會(huì )導致壓電陶瓷在伸縮過(guò)程中受到拉力而影響使用壽命，甚至造成壓電陶瓷直接損壞。

因此動(dòng)態(tài)操作我們推薦使用加載有一定預緊力的封裝型壓電陶瓷，但是預緊力是有限的，通常為壓電陶瓷zui大負載的十分之一左右，更高頻率動(dòng)態(tài)應用，我們接受特殊定制更大預緊力的壓電陶瓷，原則上動(dòng)態(tài)力不要超過(guò)預緊力，以保證壓電陶瓷不受動(dòng)態(tài)力引起的過(guò)大拉力的影響，使壓電陶瓷的可靠性及使用壽命得到保障。

 尤其是外部加有負載的情況下，動(dòng)態(tài)力會(huì )隨著(zhù)負載增大大幅增加，更需要提前計算系統的動(dòng)態(tài)力，以確保壓電陶瓷在安全動(dòng)態(tài)力范圍內工作。動(dòng)態(tài)力的計算公式如下：

芯明天封裝型壓電陶瓷，例如：系統有效質(zhì)量為1kg，工作頻率1000Hz，位移4μm，動(dòng)態(tài)力約等于±80N。

電  流  限  制

壓電陶瓷屬于容性負載，需要足夠大的電流才能實(shí)現所需頻率響應。

對于一些尺寸比較大的壓電陶瓷來(lái)說(shuō)，靜電容量相對較大，想要讓其實(shí)現高頻振動(dòng)，則需要足夠大供電電流的壓電陶瓷驅動(dòng)電源，芯明天推出的E52壓電陶瓷驅動(dòng)電源，峰值電流可達17A。

  為什么單層壓電陶瓷可以在諧振點(diǎn)上高頻振動(dòng)呢？

我們都知道，在諧振點(diǎn)也就是固有頻率點(diǎn)上工作，壓電陶瓷可以獲得更大的位移。

單層壓電陶瓷通常使用的是其諧振頻率，目前芯明天可以提供的單層壓電陶瓷片zui大的諧振頻率可達8MHz，為什么單層壓電陶瓷可以在諧振點(diǎn)高頻振動(dòng)而疊堆壓電陶瓷卻不可以呢？ 

◎ 單層壓電陶瓷為一體式結構壓電陶瓷，高頻振動(dòng)對于陶瓷結構本身不會(huì )造成損壞；

◎ 相對來(lái)說(shuō)，單層壓電陶瓷靜電容量較??；

◎ 疊堆壓電陶瓷是通過(guò)100um以?xún)鹊膲弘娞沾蓪优c電極層交替粘接共燒而成，諧振點(diǎn)長(cháng)期振蕩會(huì )引起陶瓷層的斷裂損壞；

◎ 疊堆壓電陶瓷靜電容量較大，壓電陶瓷通過(guò)充放電來(lái)完成周期循環(huán)，用于產(chǎn)生力或者位移，無(wú)機械能存儲，造成很大一部分能量的損耗，變成了熱量；

單層壓電陶瓷可以選擇軟材料或硬材料來(lái)制作所需的壓電陶瓷元件，其在共振點(diǎn)上的位移會(huì )隨著(zhù)材料的選擇而大不相同。

壓電陶瓷軟材料，具有非常低的質(zhì)量因子、非常高的機械阻尼，在諧振點(diǎn)位移放大小于10倍以?xún)?，疊堆壓電陶瓷主要采用的是壓電陶瓷軟材料，而壓電陶瓷硬材料，具有低的機械阻尼，質(zhì)量因子大于1000，振蕩位移要比軟材料的壓電陶瓷大很多。

另外，選擇硬材料作為超聲應用的單層壓電陶瓷具有很強的機械存儲能力，非常低的電-機能量轉換，機械振蕩能量大幅度疊加形成更大的振蕩幅值。然而，采用軟材料制成的壓電陶瓷在諧振點(diǎn)，積累振蕩能量的能力遠遠小于超聲陶瓷。