很多朋友咨詢(xún)壓電陶瓷的出力問(wèn)題，咨詢(xún)壓電陶瓷在結構中的出力是否可以達到預期要求，其實(shí)壓電陶瓷出力是一個(gè)復雜的過(guò)程，下面具體介紹。

位移與出力的關(guān)系

位移 ΔL0： 是壓電陶瓷產(chǎn)生的位移，這個(gè)數值是在空載條件下測得，即在壓電陶瓷產(chǎn)生位移過(guò)程中不受任何阻力。對陶瓷施加電壓后， 測得相應位移。

出力Fmax ：是壓電陶瓷產(chǎn)生的大出力，這個(gè)數值是壓電陶瓷在大驅動(dòng)電壓下且位移為0時(shí)，測得的出力，即抵抗大剛度負載的推力。

假設把陶瓷固定在兩面墻之間，施加大電壓給壓電陶瓷，由于兩面墻的剛度很大，壓電陶瓷無(wú)法伸長(cháng)，位移為零，這時(shí)的出力為大出力。但是事實(shí)上，任何物體都會(huì )表現出一定的彈性模量。

在外部機械結構的剛度為零時(shí)，給壓電陶瓷加大電壓，壓電陶瓷產(chǎn)生大的位移。這時(shí)出力為零。由此出力與位移的關(guān)系如下圖所示。

只要外部連接機械結構存在剛度，則陶瓷的位移就一定會(huì )有損失，位移損失的大小取決于外部機械結構的剛度，外部機械結構剛度越大，損失的位移也就越大，當外部機械結構的剛度與陶瓷的剛度相同時(shí)，位移與出力為大位移與出力的一半，陶瓷能效得到大的利用。

實(shí)驗測量

通過(guò)上面的介紹可知壓電陶瓷的出力是以輸出位移的壓縮損失來(lái)產(chǎn)生的，因此可以通過(guò)監測壓電陶瓷位移的損失得到出力。

陶瓷出力，可以使用閉環(huán)結構進(jìn)行監測。實(shí)驗測量裝置如圖所示：閉環(huán)壓電陶瓷及控制電源、測力傳感器、機械壓力機設備等。

實(shí)驗：
●壓電陶瓷：PST150/10x10/40
 大工作電壓150V

a 壓電陶瓷的零位通過(guò)偏置電壓“Offset”設置
實(shí)驗1：0 V單極操作
實(shí)驗2：- 30 V半雙極性操作

b 閉環(huán)模式下，電路“0 V”無(wú)位移輸出，當負載力變化時(shí)控制電路將試圖保持陶瓷的零位置不變。

●測試方法：陶瓷的壓力負載不斷增加并且監測力傳感器。壓電陶瓷的位置通過(guò)閉環(huán)控制保持不變=>壓電控制器電壓相應增加，用于補償壓縮的壓電陶瓷長(cháng)度。當補償電壓達到+150 V時(shí)，負載達到極限。
這樣的系統裝置可以反映出力過(guò)程：壓力變化作用于壓電陶瓷系統，系統通過(guò)增加電壓保持陶瓷位移不變。

結果：
●壓電陶瓷：PST150/10x10/40的大出力
實(shí)驗1：?jiǎn)螛O模式
（相當于0 V /+150 V激勵）： 6000N

實(shí)驗2：半雙極模式
（相當于-30 V /+150 V激勵）： 7000N

●PST150/10x10/40力的變化和補償電壓之間是線(xiàn)性關(guān)系

●大出力相當于壓電陶瓷的大負載變化，可以被閉環(huán)反饋位置控制。

●舉例
壓電陶瓷PST150/5x5/40（大工作電壓150 V）當被設置在90 V的位置時(shí)，此時(shí)閉環(huán)控制位置保持恒定?？稍诋a(chǎn)生的出力——壓電陶瓷能被壓縮補償對應“60V”的力。