压电陶瓷元件蜂鸣片的测试方法.
压电陶瓷元件蜂鸣片的测试方法
1、串联谐振频率fs、并联谐振频率fp、等效电阻R1和一次泛音频率fs1、三次泛音频率fs3常用传输线法测量，其电路如下：
左图Π型网络测量中样品两端的信号幅度变化较小，网络中的干扰较小，但是Π型网络测量必须为恒压条件，对于测量R1 较低的串联谐振频率fs 材料测量精度较低,而且必须满足RI/ RT1≥10，RT2< 右图恒流测试网络可以测量R1较低的串联谐振频率fs（最大导纳谐振频率fm）,测量时高次谐波影响较大，因此对信号源的谐波失真度要求较高。RT3/R1≥100 RT3≈200Ω～3KΩ。 可以在串联谐振频率fs下用高频电阻箱的电阻替代样品测量等效电阻R1。 2、自由电容CT和介质损耗角正切(tgδ)可以用电容电桥直接读出CT 和tgδ。 3、纵向压电应变常数d33的测量： 压电应变常数d33可以采用传输线法测量fs、fp 和CT，用 来计算，也可以用静态法直接测量，在样品上并联大电容量电容，施加纵向力压缩样品，用静电表读出静电压，依据压电方程： 得 测量需要满足下列条件： 1、电学短路边界条件，即E恒定； 2、试样仅沿极化方向受力； 3、尽量使压力与应变呈线行关系； 4、受力面积与极化面积相同。 有一种准静态d33测量仪也可以较准确的测量d33。 摘要：通过对压电陶瓷器件进行阻抗测试可得到压电振子等效电路模型参数与谐振频率。通过对压电陶瓷器件电容值、温度稳定性、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析后可知：压电陶瓷器件电特性符合一般电容器特点，所用连接线材在较低频率下寄生电容不明显，在常温下工作较稳定，厚度较厚的产品绝缘性和可靠性指标较好。 关键词：压电陶瓷；等效电路模型；电特性；可靠性 0 引言 压电陶瓷(Piezoelectric Ceramics，PZT)受到微小外力作用时，能把机械能变成电能，当加上电压时，又会把电能变成机械能。它通常由几种氧化物或碳酸盐在烧结过程中发生固相反应而形成，其制造工艺与普通的电子陶瓷相似。与其他压电材料相比，具有化学性质稳定，易于掺杂、方便塑形的特点[1]，已被广泛应用到与人们生活息息相关的许多领域,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热释电性可制作人体红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存贮，显示或开关用的电控光特性器件。通过物理或化学方法制备的PZT、PLZT等铁电薄膜，在电光器件、非挥发性铁电存储器件等有重要用途[2-5]。 为了保护生态环境，欧盟成员国已规定自2006年7月1日起，所有在欧盟市场上出售的电子电气产品设备全部禁止使用铅、水银、镉、六价铬等物质。我国对生态环境的保护也是相当重视的。因此，近年来对无铅压电陶瓷进行了重点发展和开发。但无铅压电陶瓷性能相对于PZT陶瓷来说，总体性能还是不足以与PZT陶瓷相比。因此，当前乃至今后一段时间内压电陶瓷首选仍将是以PZT为基的陶瓷。 本文将应用逆压电效应以压电陶瓷蜂鸣片为例进行阻抗测试、电容值、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析。 1 测量参数和实验方法依据 目前我国现有的关于压电陶瓷材料的测试标准主要有以下： GB/T 3389-2008 压电陶瓷材料性能测试方法 GB/T 6427-1999 压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法 GB/T 16304-1996 压电陶瓷电场应变特性测试方法 GB 11387-89 压电陶瓷材料静态弯曲强度试验方法 GB 11320-89 压电陶瓷材料性能方法（低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试） 测试题（液压传动） 姓名：得分： 一、填空题（每空2分，共30分） 1．液压系统中的压力取决于（），执行元件的运动速度取决于（）。 2．液压传动装置由（）、（）、（）和（）四部分组成，其中（）和（）为能量转换装置。 3．仅允许油液按一个方向流动而反方向截止的液压元件称为（）。 4．溢流阀为（）压力控制，阀口常（），先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。定值减压阀为（）压力控制，阀口常（），先导阀弹簧腔的泄漏油必须单独引回油箱。 5．为了便于检修，蓄能器与管路之间应安装（），为了防止液压泵停车或泄载时蓄能器内的压力油倒流，蓄能器与液压泵之间应安装（）。 二、选择题（每题2分，共10分） 1.将发动机输入的机械能转换为液体的压力能的液压元件是（）。 A.液压泵 B.液压马达 C.液压缸 D.控制阀 2.溢流阀一般是安装在（）的出口处，起稳压、安全等作用。 A.液压缸 B.液压泵 C.换向阀 D.油箱。 3．液压泵的实际流量是（）。 A.泵的理论流量和损失流量之和 B.由排量和转速算出的流量 C.泵的理论流量和损失流量的差值 D.实际到达执行机构的流量 4.泵常用的压力中，（）是随外负载变化而变化的。 A.泵的输出压力 B.泵的最高压力 C.泵的额定压力 5.流量控制阀使用来控制液压系统工作的流量，从而控制执行元件的（）。 A.运动方向 B.运动速度 C.压力大小 三、判断题（共20分） 1．液压缸活塞运动速度只取决于输入流量的大小，与压力无关。（） 2．流量可改变的液压泵称为变量泵。（） 3．定量泵是指输出流量不随泵的输出压力改变的泵。（） 4．当液压泵的进、出口压力差为零时，泵输出的流量即为理论流量。（） 5．滑阀为间隙密封，锥阀为线密封，后者不仅密封性能好而且开启时无死区。（）6．节流阀和调速阀都是用来调节流量及稳定流量的流量控制阀。（） 7．单向阀可以用来作背压阀。（） 8．同一规格的电磁换向阀机能不同，可靠换向的最大压力和最大流量不同。（）9．因电磁吸力有限，对液动力较大的大流量换向阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。（） 10．因液控单向阀关闭时密封性能好，故常用在保压回路和锁紧回路中。（） 四、问答题（共40分） 1、说明液压泵工作的必要条件？（15分） 2、在实际的维护检修工作中，应该注意些什么？（25分） 常用液压元件简介(一） 液压元件 2008-09-13 14:47 阅读73 评论0 字号：大中小小 ( 一、方向控制阀 靠阀口的接通或断开来控制液流方向的元件称为方向 阀，它主要有单向阀和换向阀两大类。 (一、单向控制阀和液控单向阀 l、单向阀 是只准液流正向自由导通，而反向截止的阀。图2是力士乐公司的单向阀结构，阀体内装弹簧在常态时支持阀芯处于关闭位置，当有液流流过时，阀芯开启，其行程受挡铁限制。图3是其符号。对这种符号要很好地记住和理解，它不表示结构，只表示职能，这对于表示和了解液压系统是非常方便的。单向阀在液压系统中的应用是相当多的，一般在油泵出口处要加设一个单向阀，其作用是防止停泵时，压力油倒流，在维修泵时，防止管 路中的油跑出。此外利用其反向截止作用，当两条油路需要隔离时，以防止干扰，就需要在两个油路之间设一 单向阀。 阀的开启压力由弹簧力和阀芯有效面积决定。开启压力 一般为0.5-4-4巴。 开启压力较小的阀可作为单向节流阀的闭锁元件。与回油滤油器相并连的单向阀，开启压力较大，一般为4巴。目的在于当滤油器阻塞时，单向阀作为旁通阀使 用。 2、液控单向阀 液控单向阀具有单向阀的功能，即液流可以正向导通，反向截止，同时在必要时又可将其逆止作用解除，使液流可以反向通过，这样就给液压系统带来很多方便。 图4是力士乐公司的SV型液控单向阀的结构和符号。 这种阀无泄漏油口。由A口至B口油液始终可以流动。反方向上则导阀(2和主阀(3被弹簧(4和系统压力压在阀座上。若X口供给压力油则控制活塞(5被推向右。这时首先打开导阀(2，然后打开主阀(3。于是油液先通过导阀，然后通过主阀。为了保证用控制活塞(5能可靠地操 纵阀芯动作，需要一定的最低控制压力。 图5是SL型液压控单向阀的结构和符号。这种阀在原理上，与SV型有相同的功能。不同之处在于增加了泄漏油口Y，这就可使控制活塞(5的环形面积与A口隔离。A 口来的油压只作用在控制活塞(5的面积M上，从而有效 地降低此条件下所需的控制压力。 液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要长时间保压，锁紧的情况下，也可用于防止油缸停止时下滑以及速度换接等回路中。图6是SV型液控单向阀应用示例。此图说明，SV型液控单向阀在反向开启时，A口必须是无压力的，如在A口有压力，此压力作用在控制活塞的环形面积上，将对X口的控制压力起 反作用，使阀芯打不开。 单元六基本回路 学习要求 1、掌握各种基本回路所具有的功能，功能的实现方法 2、掌握各种基本回路的元件组成 3、能画出各种简单的基本回路 重点与难点： 本章的难点是：三种节流调速回路的速度—负载特性；液压效率的概念；三种容积调速回路的调速过程与特性；系统卸荷的卸荷方式；容积——节流调速的调速过程；同步回路中提高同步精度的补偿措施等。 第一节速度控制回路 速度控制回路是调节和改变执行元件的速度的回路，又称为调速回路；能实现执行元件运动速度的无级调节是液压传动的优点之一。速度控制回路包括调整工作行程速度的调速回路、空行程的快速运动回路和实现快慢速度切换的速度换接回路。 一、调速回路 调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求，在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下。由液压系统执行元件速度的表达式 可知： 液压缸的运动速度为： 液压马达的转速： 所以，改变输入液压执行元件的流量q或改变液压缸的有效面积A（或液压马达的排量）均可以达到改变速度的目的。但改变液压缸工作面积的方法在实际中是不现实的，因此，只能用改变进入液压执行元件的流量或用改变变量液压马达排量的方法来调速。为了改变进入液压执行元件的流量，可采用变量液压泵来供油，也 可采用定量泵和流量控制阀，以改变通过流量阀流量的方法。 根据以上分析，液压系统的调速方法可以有以下三种： （1）节流调速：采用定量泵供油，由流量阀调节进入执行元件的流量来实现调节执行元件运动速度的方法。 （2）容积调速：采用变量泵来改变流量或改变液压马达的排量来实现调节执行元件运动速度的方法。 （3）容积节流调速：采用变量泵和流量阀相配合的调速方法，又称联合调速。（一）节流调速回路 节流调速回路的工作原理是通过改变回路中流量控制元件（节流阀和调速阀）通流截面积的大小来控制流入执行元件或从执行元件中流出的流量，以调节其运动速度。节流调速回路的优点是结构简单可靠、成本低，但这种调速方法的效率较低；所以，节流调速回路一般适用于小功率系统。根根流量阀在回路中的位置不同，分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。 1、进油路节流调速回路 将流量阀装在执行元件的进油路上称为进油节流调速，如图6-1所以。在进油路节流调速回路中，泵的压力由溢流阀调定后，基本保持不变，调节节流阀阀口的大小，便能控制进入液压缸的流量，从而达到调速的目的，定量泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱。 工作原理 当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。 实际应用 压电陶瓷片，俗称蜂鸣片。 压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。压电陶瓷片由于结构简单造价低廉，被广泛的应用于电子电器方面如：玩具，发音电子表，电子仪器，电子钟表，定时器等方面。 超声波电机就是利用相关的性质制成的。 工艺 工艺流程图如下：配料--混合磨细--预烧--二次磨细--造粒--成型--排塑--烧结成瓷--外形加工--被电极--高压极化--老化测试。 一、配料：进行料前处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各种原材料，注意少量的添加剂要放在大料的中间。 二、混合磨细:目的是将各种原料混匀磨细,为预烧进行完全的固相反应准备条件.一般采取干磨或湿磨的方法。小批量可采取干磨，大批量可采取搅拌球磨或气流粉碎的方法，效率较高。 三、预烧：目的是在高温下,各原料进行固相反应,合成压电陶瓷.此道工序很重要。会直接影响烧结条件及最终产品的性能。 四、二次细磨:目的是将预烧过的压电陶瓷粉末再细振混匀磨细,为成瓷均匀性能一致打好基础。 五、造粒:目的是使粉料形成高密度的流动性好的颗粒。方法可以手工进行但效率较低，目前高效的方法是采用喷雾造粒。此过程要加入粘合剂。 六、成型：目的是将制好粒的料压结成所要求的预制尺寸的毛坯。 七、排塑：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉。 第五章 压电陶瓷电声器件 1．压电蜂鸣器 1.1压电蜂鸣元件 压电蜂鸣元件是将经过极化的压电陶瓷片粘贴在弹性振动板上而成的一种复合性结构， 弹性振动板大多为金属片。有单面贴和双面贴两种，前者称单压电片型，后者称双压电片型， 用得最普通的是前者，在加交流信号驱动时，压电瓷片伸缩，使整体发生弯曲振动，这样的 复合结构（图 63）被称作压电蜂鸣元件，因为它很薄又称压电振膜或压电振动板。 压电振动板大多为圆形，也有用方型或矩形，压电蜂鸣片在特定的频率共振，为了获得 高声压需在低阻抗的共振频率fr 附近的频率驱动压电元件。 （1） 复合板的谐振频率 压电蜂鸣元件的共振频率与元件尺寸、材料的弹性系数、密度、泊松比有关，还受支撑 方式及周围声学条件的影响。 纯弹性振动板的fr 的计算公式及支撑方式的影响请参看第二章机械振动基础知识中的 有关内容，但对于复合板应作修正，修正式1： fr=αt ′/a 2{Y 2/ρ2(1-σ22)}1/2 (190) 子纯弹性板比较该式引进等效厚度概念用等效厚度t ′代替厚度t，而在对复合板估称 谐振频率时，我们常把复合板总厚度t=t 1+t 2 代替纯弹性板中的厚度t 。 式中t ′=t 2+t 1(C 1+C 2)·b/a (191) 式中C 1、C 2分别为压电瓷片的声速及弹性板的声速。 α为支撑有关的常数，这些经过计算简化，对于节圆、周边支撑、周边固定、中心支撑 α测为0.414 、 0.227 、 0.471 、 0.172 。 修正式2: fr=αt/a 2{ Y 2/ρ2(1-22σ)}1/2·[（1- 23ξ+4 3ξ2）1/2/β] (192) 式中 ξ=（1-αβ2）/（1+αβ） (193) α= Y 1/ Y 2 β=t 1/ t 2 式（190）～（193）中符号的下标1代表压电瓷片，下标2代表弹性板。 版次修订日期修订记事修订1 A0 2008-07-15 初版做成熊伟 版次 修订日期 修订记事 修订 确认 承认 受控印章 1 A0 2008-07-15 初版做成 熊伟 2008-08-01 测试电压应校准通常为50mV ，但最高不要超过3V ； 蜂鸣片的测量点应在波节附近，以蜂鸣片的等效电阻最小值的一点为准；（通常对于直径为 修订 版次修订日期修订记事修订确认承认受控印章生效日期1 A0 2008-07-15 初版做成熊伟 2008-08-01 的蜂鸣片，波节点选择在瓷片边缘1mm左右的位置）；按图-1接入测试夹具置开关K在1的位置，调节音频信号发生器，校准测试输入电压。置开关K在2的位置，将测试夹具置两尖端夹住蜂鸣片测量点位置（或直接夹住蜂鸣片引出导线），然后调节音频信号发生器的输出频率，使毫伏电压表指示的电压为最大，此时频率计所显示的频率为该蜂鸣片的谐振频率。 4.3.2 等效阻抗Z R：测试电路同4.3.1， 将开关K在2的位置，调节可变电阻箱的阻值，使毫伏电压表指示达到谐振频率的最大值，这时可变电阻箱上读出的阻值，即为蜂鸣片的等效电阻。 4.3.3 主电极静电容量C P：通常以测试频率为120Hz,测试电压不超过1V的电容电桥（RLC表）进行测量。4.3.4 次电极静电容量C S：方法同4.3.3 4.3.5 主次电极的极性P： 参照图-4 电极的极性测试示意图； 将低频示波器(OSCILLOSCOPE)的"TIME/DIV"设置为"0.5ms";"VOLTS/DIV"设置为"1V"或合适的量程； 将待测蜂鸣片平放置于绝缘带缓冲性材料(比如:海绵)上； 用示波器引出线负极(GND端)接金属基片;探头(正极)接触到蜂鸣片主或次电极(银浆层),然后轻轻往下压,观察示波器,波形由初始位置0向下移动至1,轻轻移开探头,观察示波器,波形由1向上移动至初始位置0,由于惯性作用波形继续向上至2位置，再由2位置向下回到初始位置0。重复2次,现象均应相同. 符合上述描述的蜂鸣片主电极极性为"+".为合格品,反之(波形向相反方向移动)为不合格品； 4.3.6 压电陶瓷片粘接强度：用一根直径与压电陶压电陶瓷片相同的圆柱体金属棒,长度为60mm左右，把蜂鸣 片的金属面贴在金属棒的曲面上，将其压弯至与曲面相吻合后，检查外观；蜂鸣片经折弯后,应无压电陶瓷片脱落和翘起现象,但允许龟裂。 4.3.7 银层焊接强度：在样品银层面上，在导线上施加250g负荷，负荷时间为10s,焊点不可剥离或脱落，银 层无机械损伤。 4.3.8 自由跌落：将蜂鸣片放置在水平位置，金属片的一面朝下，从1000mm高度自由跌落至硬木板上，跌落 二次后，检查外观并测量电性能；蜂鸣片经自由跌落试验后,无脱胶及压电陶瓷片碎裂等机械损伤；4.3.9 绝缘电阻：测试电压为50V,用误差小于10%的绝缘电阻表测量,1分钟后读取绝缘电阻值；要求蜂鸣片 的绝缘电阻应不低于100MΩ。 4.4标志、包装、运输、贮存 4.4.1标志：蜂鸣片上应清晰标明:制造厂商标、型号、生产日期，由于尺寸限制不能完全标志时，应按相应的 详细规范规定标志，但应在包装上完全标志； 4.4.2内包装：内包装盒应在运输、贮存整个过程中，为防止蜂鸣片变质和物理损伤提供足够的保护。内包装 盒内只能装同一品种的产品，并应放上盖有质量部门的印章的合格证。内包装盒上应标明： [1].制造厂名称和商标； [2].产品名称和型号； [3].产品数量和生产日期； [4].包装人姓名和代号。 常用液压图形符号 （1）液压泵、液压马达和液压缸 名称符号说明名称符号说明 液压泵 液压泵一般符号 双作用缸不可调单向缓 冲缸 详细符号 单向定量液压泵单向旋转、单向 流动、定排量 简化符号 双向定量液压 泵双向旋转，双向 流动，定排量 可调单向缓冲 缸 详细符号 单向变量液压 泵单向旋转，单向 流动，变排量 简化符号 双向变量液压 泵双向旋转，双向 流动，变排量 不可调双向缓 冲缸 详细符号 液压马达 液压马达一般符号简化符号 单向定量液压 马达 单向流动，单向 旋转 可调双向缓冲 缸 详细符号 双向定量液压 马达 双向流动，双向 旋转，定排量 简化符号 单向变量液压 马达 单向流动，单向 旋转，变排量 伸缩缸 双向变量液压 马达双向流动，双向 旋转，变排量 压力转换器 气-液转换器 单程作用 摆动马达双向摆动，定角 度 连续作用 泵-马达定量液压泵- 马达 单向流动，单向 旋转，定排量 增压器 单程作用 变量液压泵- 马达 双向流动，双向 旋转，变排量， 外部泄油 连续作用 液压整体式传 动装置 单向旋转，变排 量泵，定排量马 达 蓄能器 蓄能器一般符号 单作用缸单活塞杆缸 详细符号气体隔离式 简化符号重锤式 单活塞杆缸 （带弹簧复 位） 详细符号弹簧式 简化符号辅助气瓶 柱塞缸气罐 伸缩缸 能量源 液压源一般符号 双作用缸单活塞杆缸详细符号气压源一般符号 简化符号电动机 双活塞杆缸 详细符号原动机电动机除外 简化符号 （2）机械控制装置和控制方法 名称符号说明名称符号说明 机械控制件 直线运动的杆箭头可省略 先导压力控 制方法液压先导加压 控制 内部压力控制 旋转运动的轴箭头可省略液压先导加压 控制 外部压力控制 定位装置液压二级先导 加压控制 内部压力控制，内部 泄油 锁定装置*为开锁的控制 方法 气-液先导加 压控制 气压外部控制，液压 内部控制，外部泄油 弹跳机构电-液先导加 压控制 液压外部控制，内部 泄油 机械控制方法 顶杆式 液压先导卸压 控制 内部压力控制，内部 泄油 可变行程控制 式 外部压力控制（带遥 控泄放口） 弹簧控制式 电-液先导控 制 电磁铁控制、外部压 力控制，外部泄油滚轮式两个方向操作 先导型压力控 制阀 带压力调节弹簧，外 部泄油，带遥控泄放 口 常用液压元件简介(一） 一、方向控制阀 靠阀口的接通或断开来控制液流方向的元件称为方向阀，它主要有单向阀和换向阀两大类。 (一)、单向控制阀和液控单向阀 l、单向阀 是只准液流正向自由导通，而反向截止的阀。图2是力士乐公司的单向阀结构，阀体内装弹簧在常态时支持阀芯处于关闭位置，当有液流流过时，阀芯开启，其行程受挡铁限制。图3是其符号。对这种符号要很好地记住和理解，它不表示结构，只表示职能，这对于表示和了解液压系统是非常方便的。单向阀在液压系统中的应用是相当多的，一般在油泵出口处要加设一个单向阀，其作用是防止停泵时，压力油倒流，在维修泵时，防止管路中的油跑出。此外利用其反向截止作用，当两条油路需要隔离时，以防止干扰，就需要在两个油路之间设一单向阀。 阀的开启压力由弹簧力和阀芯有效面积决定。开启压力一般为0.5-4-4巴。 开启压力较小的阀可作为单向节流阀的闭锁元件。与回油滤油器相并连的单向阀，开启压力较大，一般为4巴。目的在于当滤油器阻塞时，单向阀作为旁通阀使用。 2、液控单向阀 液控单向阀具有单向阀的功能，即液流可以正向导通，反向截止，同时在必要时又可将其逆止作用解除，使液流可以反向通过，这样就给液压系统带来很多方便。 图4是力士乐公司的SV型液控单向阀的结构和符号。 这种阀无泄漏油口。由A口至B口油液始终可以流动。反方向上则导阀(2)和主阀(3)被弹簧(4)和系统压力压在阀座上。若X口供给压力油则控制活塞(5)被推向右。这时首先打开导阀(2)，然后打开主阀(3)。于是油液先通过导阀，然后通过主阀。为了保证用控制活塞(5)能可靠地操纵阀芯动作，需要一定的最低控制压力。 图5是SL型液压控单向阀的结构和符号。这种阀在原理上，与SV型有相同的功能。不同之处在于增加了泄漏油口Y，这就可使控制活塞(5)的环形面积与A口隔离。A口来的油压只作用在控制活塞(5)的面积M上，从而有效地降低此条件下所需的控制压力。 液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要长时间保压，锁紧的情况下，也可用于防止油缸停止时下滑以及速度换接等回路中。图6是SV型液控单向阀应用示例。此图说明，SV型液控单向阀在反向开启时，A口必须是无压力的，如在A口有压力，此压力作用在控制活塞的环形面积上，将对X口的控制压力起反作用，使阀芯打不开。 有源无源蜂鸣器和动圈喇叭压电陶瓷蜂鸣片的原理差异分析 蜂鸣器: 主要分为压电式，电磁式，机械式，有分无源和有源的区别。 动圈喇叭：普通的是永磁场中的线圈带动纸盆振动发声，直流电阻几乎是0，交流阻抗一般几欧到十几欧。 压电蜂鸣片是将高压极压化后的压电陶瓷片黏贴于振动金属片上。当添加交流电压后,会因为压电效应,而生成机械变形伸展及收缩，利用此特性使金属片振动而发出声响。 现在很常用的是一种有源蜂鸣器，内部有振荡、驱动电路。加电源就可以响。优点是用起来省事，缺点是频率固定了，就只一个单音。当然，有源蜂鸣器还有分间断音和连续音的区别，间断音要比连续音的价格贵了很多，因为两者驱动线路不同的缘故。 有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的差别主要差别为：有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的根本区别是产品对输入信号的要求不一样；有源蜂鸣器工作的理想信号是直流电，通常标示为VDC、VDD等。因为蜂鸣器内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，从面实出磁场交变，带动钼片振动发 音。但是某些有源蜂鸣器在特定的交流信号下也可以工作，只是对交流信号的电压和频率要求很高，此种工作方式一般不采用。而无源蜂鸣器没有内部驱动电路，有些公司和工厂称为讯响器，国标中称为声响器。无源蜂鸣器工作的理想信号方波。如果给预直流信号蜂鸣器是不响应的，因为磁路恒定，钼片不能振动发音。 实例中，把驱动方式给为交流驱动（PWM输出）控制，频率选为5kHz。 在实际使用蜂鸣器时，区分是有源还是无源蜂鸣器，电磁式还是压电式。 对于后者，他们的区别是： 电磁无源蜂鸣属于感性负载器件，理想输入是正向方波通常记作：VO-P。压无源蜂鸣属于容性负载器件，理想输入是双向方波通常记作：VP-P。但是如果IC是反向器4049等，取一非门的输入和输出接蜂鸣器也是很理想的，只是有时IC 的输出功率太小，声音达不到预期要求。如果蜂鸣器是作为高声压报警用的，普通的两引脚电感还不能满足要求，一般会采用三脚抽头电感，一般为10倍的升压比，有些高声压110dB 以上的可能要用小功率变压器实现升压。 他们的工作原理是： 无源电磁蜂鸣器工作原理是：交流信号通过绕在支架上的线包在支架的芯柱上产生一交变的磁通，交变的磁通和磁环恒 一.填空题： 1.液压油的主要物理性质有（密度）、（闪火点）、（粘度）、（可压缩性），液压油选择时， 最主要考虑的是油液的（粘度）。 2.液体受压力作用而发生的性质称为液体的可压缩性，当液压油中混有空气时，其抗压缩 能力将（降低）。 3.液压油的常见粘性指标有（运动）粘度、（动力）粘度、和（相对）粘度，其中表示液 压油牌号的是（运动）粘度，其单位是（厘斯）。 4.我国油液牌号以( 40℃)时油液的平均(运动）黏度的（cSt）数表示。 5.我国采用的相对粘度是（恩氏粘度），它是用（恩氏粘度计）测量的。 6.油的粘性易受温度影响，温度上升，（粘度）降低，造成（泄漏）、磨损增加、效率降低 等问题；温度下降，（粘度）增加，造成（流动）困难及泵转动不易等问题。 7.液压传动对油温变化比较敏感，一般工作温度在（15）~（60）℃范围内比较合适。 8.液压油四个主要的污染根源是（已被污染的新油）、（残留）污染、（侵入性）污染和（内 部生成）污染。 9.流体动力学三大方程分别为（连续性方程）、（伯努利方程）和（动量方程）。 10.在研究流动液体时，把假设既（无粘性）又（不可压缩）的液体称为理想流体。 11.绝对压力等于大气压力+（相对压力），真空度等于大气压力－（绝对压力）。 12.根据液流连续性原理，同一管道中各个截面的平均流速与过流断面面积成反比，管子细 的地方流速（大），管子粗的地方流速（小）。 13.理想液体的伯努利方程的物理意义为：在管内作稳定流动的理想液体具有（比压能）、 （比位能）和（比动能）三种形式的能量，在任意截面上这三种能量都可以（相互转化），但总和为一定值。 14.在横截面不等的管道中，横截面小的部分液体的流速（大），液体的压力（小）。 15.液体的流态分为（层流）和（紊流），判别流态的准则是（雷诺数）。 16.由于流体具有（粘性），液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由（沿程压力）损 失和（局部压力）损失两部分组成。 17.孔口流动可分为(薄壁)小孔流动和（细长）小孔流动，其中（细长）小孔流动的流量受 （温度）影响明显。 18.液流流经薄壁小孔的流量与（小孔通流面积）的一次方成正比，与（压力差）的1/2 次方成正比。通过小孔的流量对（温度）不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。19.通过固定平行平板缝隙的流量与（压力差）一次方成正比，与（缝隙值）的三次方成正 比，这说明液压元件内的（间隙）的大小对其泄漏量的影响非常大。 20.为防止产生（空穴），液压泵距离油箱液面不能太高。 21.在液压系统中，由于某些原因使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现 象称为（液压冲击）。 二.判断题： 1.液压油具有粘性，用粘度作为衡量流体粘性的指标。（√） 2.标号为N32的液压油是指这种油在温度为40℃时，其运动粘度的平均值为32mm2/s。（√） 3.空气的粘度主要受温度变化的影响，温度增高，粘度变小。（√） 4.液压油的密度随压力增加而加大，随温度升高而减小，但一般情况下，由压力和温度引起的这种变化较小，可以忽略不计。（√） 5.液压系统对液压油粘性和粘温特性的要求不高。（×） 目录 第一章液压基础知识 (1) 第二章液压元件的选择与计算 (1) 第一节液压泵 (1) 一、液压泵的主要性能参数 (1) 二、液压泵的选用 (3) 第二节液压马达 (5) 第三节液压缸 (6) 一、液压缸种类与工作原理 (6) 二、液压缸的设计计算 (9) 第四节蓄能器 (11) 一、蓄能器的作用 (11) 二、蓄能器的类型与结构 (12) 三、蓄能器容量确定 (12) 四、蓄能器的选择与安装 (13) 第五节液压导管 (14) 第六节液压油箱 (15) 附：液压系统计算公式汇总 (16) 第三章液压基本回路 (17) 一、压力控制回路 (17) 二、方向控制回路 (23) 三、速度控制回路 (24) 四、多缸动作回路 (28) 第四章凯卓立液压尾板安装与检修 (31) 一、S系列标准尾板介绍 (31) 二、S系列尾板结构示意 (32) 三、S系列液压原理图 (33) 四、S系列电气原理图 (33) 五、油路及电路分析 (33) 六、S系列型号说明及技术参数 (34) 七、S系列安装示意图及尾部加工 (35) 八、检修与故障排查 (36) 第五章液压系统设计 (37) 一、液压系统设计步骤和内容 (37) 二、液压元件的选择及专用件设计 (38) 三、液压系统设计实例 (39) 四、机床回路动画演示 (43) 第六章典型挖掘机液压传动系统分析 (44) 一、WY100型履带式液压挖掘机液压系统分析 (44) 二、WY160型液压挖掘机液压系统分析 (45) 第一章液压基础知识 液压系统 制作：马艳涛 第二章液压元件的选择与计算 第一节液压泵 一、液压泵的主要性能参数 1、压力 1)工作压力。液压泵实际工作时的输出压力为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路的压力损失，而与液压泵的流量无关。 2)额定压力。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。液压泵铭牌上所标的一般是其额定压力。 3)最高允许压力。在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力。 2、排量与流量 1)排量。液压泵每转一周，由其密封的容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量的常用单位为mL/r。排量取决于泵的结构参数，而与其工况无关，是液压泵的一个重要特征参数。 2)理论流量。指不考虑泄漏的条件下，在单位时间内由液压泵密封容积的几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。理论流量与工作压力无关。显然，如果液压泵的排量为q，其 主轴转速为n，则该液压泵的理论流量为 3)实际流量。液压泵实际工作时，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量。它等于理论流量减去泄漏、压缩等损失后的流量，即 本技术新型公开了一种新型焊接方式的蜂鸣片引线，包括蜂鸣片本体和引线，所述蜂鸣片本体由压电陶瓷片和金属基片组成，压电陶瓷片连带银电极一体式粘贴在金属基片上；所述蜂鸣片本体上还焊接有引线，引线分别对应焊接在压电陶瓷片和金属基片上；本新型焊接方式的蜂鸣片引线，引入一种新技术的低温焊锡丝进行焊接试验，它是一种环保Sn42/Bi58合金的焊锡丝，焊接温度低至170摄氏度，远低于300多度的普通环保焊锡丝，可有效保护超薄型蜂鸣片，附带损伤低，不会因焊接带来品质问题；而且，这种低温焊锡丝不带助焊膏，通过调配环保助焊溶剂，辅助焊接，外观漂亮、环保。 技术要求 1.一种新型焊接方式的蜂鸣片引线，包括蜂鸣片本体(1)和引线(4)，其特征在于：所述蜂鸣片本体(1)由压电陶瓷片(2)和金属基片(3)组成；所述压电陶瓷片(2)的厚度设置为0.05mm，其面积小于金属基片(3)的面积，在压电陶瓷片(2)的正反两表面还 均印刷有银电极(21)；所述压电陶瓷片(2)连带银电极(21)一体式粘贴在金属基片(3)上；所述蜂鸣片本体(1)上还焊接有引线(4)，引线(4)采用不带助焊膏的环保Sn42/Bi58合金的焊锡丝，其分为红引线(41)和黑引线(42)；所述红引线(41)对应焊接在压电陶瓷片(2)一面的银电极(21)上，黑引线(42)对应焊接在金属基片(3)上；所述红引线(41)在与压电陶瓷片(2)的焊接处以及黑引线(42)与金属基片(3)的焊接处均留有圆润型的焊点(5)。 2.根据权利要求1所述的一种新型焊接方式的蜂鸣片引线，其特征在于：所述银电极(21)采用银浆作为电极材料，并均匀印 刷在压电陶瓷片(2)上。 3.根据权利要求1所述的一种新型焊接方式的蜂鸣片引线，其特征在于：所述引线(4)通过在环保低腐蚀的助焊溶剂中加入松香溶解，并配合Sn42/Bi58低温焊锡丝一体合金铸造而成。 4.根据权利要求1所述的一种新型焊接方式的蜂鸣片引线，其特征在于：所述金属基片(3)选用黄铜片或不锈钢片。 说明书 一种新型焊接方式的蜂鸣片引线 技术领域 本技术新型涉及蜂鸣片焊接技术领域，具体为一种新型焊接方式的蜂鸣片引线。 背景技术 压电蜂鸣片是一种利用压电陶瓷压电效应工作发声的电子产品，它因为具有功耗低、成本低、可靠性高、耐恶劣的工作环境、不易受电磁干扰等优点，故而广泛应用于家用电器、机器设备、车辆防盗、家居安防等工作领域。现压电蜂鸣片的结构是将压电陶瓷片粘贴在金属基片上面(一般是铜片或者不锈钢片)，压电陶瓷片两个表面印刷有银浆作为电极材料。当高 频交流电信号加载到蜂鸣片上时，压电陶瓷片因为压电效应而产生相应有规律的几何形变，带动金属基片震动，产生声 音；压电效应为某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面 上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变 时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质 的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电陶瓷蜂鸣片正是依靠逆压电效应原理工作的。 液压系统的设计步骤和内容 液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。 液压系统的设计步骤大体如下： 1、液压系统的工况分析 在开始设计液压系统时，首先要对机器的工作情况进行详细的分析，一般要考虑下面几个问题。 1)确定该机器由哪些运动需要液压传动来完成。 2）确定各运动的工作顺序和各执行元件的工作循环。 3)确定液压系统的主要工作性能。例如:执行元件的运动速度、调速范围、最大行程 以及对运动平稳性要求等。 4)确定各执行元件所承受的负载及其变化范围。 2、拟定液压系统原理图 拟定液压系统原理图一般要考虑以下几个问题。 1) 采用何种型式的执行机构。 2）确定调速方案和速度换接方法。 3）如何完成执行机构的自动循环和顺序动作。 4) 系统的调压、卸荷及执行机构的换向和安全互锁等要求。 5) 压力测量点的合理选择。 根据上述要求选择基本回路，然后将各基本回路组合成液压系统。当液压系统中有多个执行部件时，要注意到它们相互间的联系和影响，有时要采用防干扰回路。 在液压系统原理图中，应该附有运动部件的动作循环图和电磁铁动作顺序表。 3、液压系统的计算和选择液压元件 液压系统计算的目的是确定液压系统的主要参数，以便按照这些参数合理选择液压元件和设计非标准元件。具体计算步骤如下： 1)计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量。 2计算液压泵的工作压力、流量和传动功率。 3)选择液压泵和电动机的类型和规格。 4)选择阀类元件和辅助元件的类型和规格。 4、对液压系统进行验算 必要时，对液压系统的压力损失和发热温升要进行验算，但是经过生产实践考验过的同类型设备可供类比参考，或有可靠的试验结果，那末也可以不再进行验算。 5、绘制正式工作图和编制技术文件 . 目录 第一章液压基础知识 (1) 第二章液压元件的选择与计算 (1) 第一节液压泵 (1) 一、液压泵的主要性能参数 (1) 二、液压泵的选用 (4) 第二节液压马达 (7) 第三节液压缸 (8) 一、液压缸种类与工作原理 (8) 二、液压缸的设计计算 (12) 第四节蓄能器 (15) 一、蓄能器的作用 (15) 二、蓄能器的类型与结构 (16) 三、蓄能器容量确定 (16) 四、蓄能器的选择与安装 (18) 第五节液压导管 (18) 第六节液压油箱 (20) 附：液压系统计算公式汇总 (20) 第三章液压基本回路 (22) 一、压力控制回路 (22) 二、方向控制回路 (29) 三、速度控制回路 (30) 四、多缸动作回路 (36) . . 第四章凯卓立液压尾板安装与检修 (39) 一、S系列标准尾板介绍 (39) 二、S系列尾板结构示意 (40) 三、S系列液压原理图 (41) 四、S系列电气原理图 (41) 五、油路及电路分析 (41) 六、S系列型号说明及技术参数 (42) 七、S系列安装示意图及尾部加工 (43) 八、检修与故障排查 (44) 第五章液压系统设计 (45) 一、液压系统设计步骤和容 (45) 二、液压元件的选择及专用件设计 (46) 三、液压系统设计实例 (47) 四、机床回路动画演示 (53) 第六章典型挖掘机液压传动系统分析 (54) 一、WY100型履带式液压挖掘机液压系统分析 (54) 二、WY160型液压挖掘机液压系统分析 (55) . . . . 第一章液压基础知识 液压系统 制作：马艳涛 第二章液压元件的选择与计算 第一节液压泵 一、液压泵的主要性能参数 1、压力 1)工作压力。液压泵实际工作时的输出压力为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路的压力损失，而与液压泵的流量无关。 2)额定压力。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。液压泵铭牌上所标的一般是其额定压力。 3)最高允许压力。在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力。 2、排量与流量 1)排量。液压泵每转一周，由其密封的容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量的常用单位为mL/r。排量取决于泵的结构参数，而与其工况无关，是液压泵的一个重要特征参数。 2)理论流量。指不考虑泄漏的条件下，在单位时间由液压泵密封容积的几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。理论流量与工作压力无关。显然，如果液压泵的排量为q，其主 轴转速为n，则该液压泵的理论流量为 3)实际流量。液压泵实际工作时，单位时间所排出的液体体积称为实际流量。它等于理 . DESIGN OF A "HELMHOLTZ" RESONATING CASE FOR A PIEZO BENDER Overview When a piezoelectric element is supported in an Edge or Nodal mode, and has no case or tuned enclosure, the resulting sound pressure level (SPL) produced is very low. This is because the acoustical impedance of the piezoelectric element does not match that of any open air loading. However, by constructing a HELMHOLTZ resonating case and by using proper mounting techniques, the acoustical impedance of the piezo element and the encased air can be more closely matched to that of open air. Mounting The mode of mounting influences the resonant frequency, impedance, bandwidth and resulting sound pressure level. Mounting a piezoelectric bender at its nodal circle results in lowest bender impedance, highest resonating frequency, narrow bandwidth and highest sound pressure level. Mounting a piezoelectric bender at its edge results in higher bender impedance, lower resonating frequency, broader bandwidth and lower sound pressure level. Resonator The highest sound pressure levels are obtained when the piezoelectric element excites a resonator with a resonant frequency equal to the resonant frequency of the piezoelectric element regardless of the mounting method chosen. The following equation can be used to design such a resonator, known as a "Helmholtz Resonator". Helmholtz Resonator Where: fo = Resonant frequency of Helmholtz cavity in Hz C = Constant - Velocity of sound @ 344 m/sec @ 24°C h = Resonator cavity in height in meters D = Resonator cavity (support) diameter in meters d = Sound emitting hol e diameter in meters t = Sound emitting hole length in meters K = Constant - @ 1.5 N = Number of sound emitting holes p = Constant - @ 3.14 2p = Constant - @ 6.28 a = Constant - @ 4.0 fB = Bender vibrating plate diameter in inches fA = 0.65 (fB) Bender nodal mount diameter in inches fn = Bender nodal mounted resonant frequency fe = 0.64 (fn) Bender edge mounted resonant frequency 液压系统基础知识大全 液压系统的组成及其作用 一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。 液压系统结构 液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。 液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。 在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。 基本液压回路中的动作顺序—控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。对于执行元件和控制元件，演示文稿都是基于相应回路图符号，这也为介绍回路图符号作了准备。 根据系统工作原理，您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0，则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数，则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数。不仅应对液压回路进行编号，也应对实际设备进行编号，以便发现系统故障。 DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成，其包括下面四个部分：设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备，则可省略设备编号。 实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应 国产液压系统的发展 目前我国液压技术缺少技术交流，液压产品大部分都是用国外的液压技术加工回来的，液压英才网提醒大家发展国产液压技术振兴国产液压系统技术。 其实不然，近几年国内液压技术有很大的提高，如派瑞克等公司都有很强的实力。 液压附件： 目前在世界上，做附件较好的有： 派克（美国）、伊顿（美国）颇尔（美国） 西德福（德国）、贺德克（德国）、EMB（德国）等 国内较好的有： 旭展液压、欧际、意图奇、恒通液压、依格等 液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795年英国约瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。压电陶瓷电特性测试与分析
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