多层压电晶体型电一机械转换器动态特性研究

　　电一机械转换器是电液控制元件的愉人单元，它将控制放大器翰给的电信号转换为机械量(即力和位移)。电一机械转换器是电液放大器的前置元件，它的性能对整个电液控制阀的特性有十分重要的影响。

　　压电效应自1880年被人们发现后，作为一个重要的物理效应在实际中得到了广泛的应用，当一电压作用于压电晶体时，压电晶体会产生形变。压电晶体型电一机械转换器采用这种逆压电效应，只要在翰人端输人电压，其输出端就可以输出力和位移。作者设计的多层压电晶体型电一机械转换器是近年来出现的新型电一机械转换器，内部无电磁元件，加上电信号即可产生较大的位移和力。本文研究这种多层压电晶体型电一机械转换器动态特性。

　　1多层压电晶体型电一机械转换器

　　作者设计的多层压电晶体型电一机械转换器如图1所示，它是由500片压电晶体薄片粘接叠加而成，压电晶体之间有薄铜箔作为电极，相邻压电晶体共正极或共负极，电极并联连接。

　　由于多层压电晶体型电一机械转换器由，l)片压电晶体叠加，电容较大，充放电时间长，响应速度慢。为此设计了多层压电晶体型电一机械转换器驱动电路，如图2所示。电路采用推挽结构实现快速充放电。

　　2多层压电晶体型电一机械转换器阶跃晌应特性

　　多层压电晶体型电一机械转换器阶跃响应特性研究多层压电晶体型电一机械转换器在输入阶跃信号时，它的输出位移随时间变化的特性。测试多层压电晶体型电一机械转换器阶跃响应特性实验框图如图3所示。

　　实验中由光线示波器测得多层压电晶体型电一机械转换器阶跃响应特性曲线如图4所示，通过图形曲线计算可得:

　　瞬态响应时间:ts二0.0285

　　最大超调量:Mp=1.1μm

　　振荡次数:n=4

　　从实验数据来看，阶跃特性响应速度快，振荡次数少，具有很好的稳定性，最大超调量在10%左右，整个系统是稳定的，由此，多层压电晶体具有良好的阶跃特性。

　　3多层压电晶体型电一机械转换器绷率晌应特性

　　多层压电晶体型电一机械转换器频率响应特性研究输人信号频率变化时压电晶体输出位移的响应，并根据响应特性画出其幅频特性。测试多层压电晶体型电一机械转换器频率响应特性的实验框图如图3所示，实验中取10Hz、50Hz、l00HZ三种频率的脉冲信号作为输人信号，光线示波器翰出曲线如图5所示。

　　图5(a)输入信号频率:10Hz

　　光线示波器走纸速度:500mm/s