压电材料分为压电单晶体，多晶体压电陶瓷、高分子压电材料及聚合物-压电陶瓷复合材料四类。由于其具有不同的工艺及应用特点，因此应用领域各有不同。在这四类压电材料中，压电陶瓷占据有相当大的比重，也是目前市场上应用广泛的压电材料。

（1）压电单晶体：石英、水溶性压电晶体（酒石酸钾钠、酒石酸乙烯二铵、酒石酸二钾、硫酸钾等）；
（2）多晶体压电陶瓷：代表性的压电陶瓷有钛酸钡压电陶瓷、锆钛酸铅系压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和铌镁酸铅压电陶瓷等；
（3）高分子压电材料：极性高分子材料如聚偏氟乙烯，其具有低声学阻抗特性，柔韧性良好，可以制作极薄的组件。但同时也存在压电参数小、极化电场高的缺点；
（4）聚合物-压电陶瓷复合材料：柔韧性良好，可制作极薄的组件，压电陶瓷的加入可以改善高分子压电材料压电常数小、极化电场高的缺点。
压电材料的晶体结构可分为钙钛矿结构、钨青铜结构、铋层状结构等。

       压电传感器陶瓷元件是中镭公司两大支柱产品之一。传感器的主要应用领域有：消费电子、汽车电子、医疗电子、工业机械与仪器仪表、微电子系统与智能精密机械、光学与光电子。
       公司生产的压电陶瓷元件，满足各种场景的压力、温度、汽车船舶及水下潜艇等位置距离、工业及消费电子的液体及气体流量等物理量的感应及测量需求，医用超声成像感知需求以及振动感知、超声波感应等复合需求。公司典型的元件产品有：压力感应陶瓷片元件，倒车雷达陶瓷片元件、红外热释电感应陶瓷元件、工业无损探伤陶瓷元件、医疗B超成像陶瓷元件、人工耳蜗陶瓷元件、饮水机液位感应陶瓷元件、水声接收换能器陶瓷元件、加速度感应陶瓷元件等。以上传感器的核心元件均为压电功能陶瓷。我公司有比较完善的解决方案。
    (1)综丝未施加张力时,切勿转动提花装置。
    (2)未拆除滑轮的装运制动杆时,切勿转动提花装置。
    (3)接通主开关之前,先确认全部电磁阀板已正确装接妥当。如果装接有问题,可能导致提花装置严峻损坏。
    (4)关掉提花装置和织机的电源之后,由于有不均衡的负载作用在提花装置上,提花装置简单翻转(转动)。对提花装置进行任何维修、调节或润滑工作之前,肯定要把定位销或支架固定在提臂上,来锁定提花装置的位置。
    (5)如果主电源的电压波动超过±15%,用户需采取有力的措施来改善供电稳定程度,保证电压波动在±15%以内。

    (6)综丝负重:为保证提花装置的工作正常,下面簧片的载荷规定必须遵守。

    在底梭口处每个提花装置簧片的小净负荷为:1.96N(簧片净负荷等于底梭口处综丝弹簧/弹性张力加上经纱张力的向上效应)。
    在顶梭口处等每个提花装置簧片的大净负荷为11.76N(簧片净负荷等于底梭口处综丝
    弹簧/弹性张力加上经纱张力的向下效应)。
    提花装置每根综丝的小负荷,依织造条件而异,受棉花纱线的类型及综丝密度所左右。综丝供应商有责任保证小负荷配合织造中的布料。
    调节经纱张力会相应地影响簧片净负荷。指定的大和小值,必须保持不变。
    (7)为方便运输,齿轮箱和齿轮油是分开运输的,在安装完齿轮箱后切莫忘记加入齿轮油,油量大约为2.5L。
    在齿轮的初运转阶段,齿轮箱的表面温度可以达到100℃。这个温度将会降低至40～50℃的正常运转温度。
    (8)以导电或磨损性纤维,例如碳质或玻璃纤维进行编织时,必须使用适当的抽气系统以确保纤维不会进入提花装置或者它的电源箱。
    导电纤维和带磨损性的纤维会对提花装置大多数零件造成广泛的损坏。
    (9)安装和操作

        安装和操作提花装置时,技术人员必须遵照全部的工作惯例和程序。为固定电缆钻孔时,要佩戴安全眼镜。在靠近正在运转的织机和提花装置进行工作时,应佩戴护耳器。不要站在提花装置或操纵器的任何零件上。如果没有适当的照明,必要时可使用观看用的灯完。

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       压电材料指的是具有压电效应的材料。根据材料种类进行分类可分为无机压电材料、有机压电材料和复合压电材料三种，无机压电材料还可细分为压电晶体和压电陶瓷。

 在振动工程领域中，振动控制可分为主动控制和被动控制两类。被动控制属于反馈控制，结构简单、易于实现，但是对于控制的效果和适应性较差；而主动控制不同，具有控制效果好、环境适应能力强等特点，弥补了被动控制的不足。目前，人们主要利用压电材料对振动进行主动控制。

       ①压电晶体：压电晶体一般指的是压电单晶体，即按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体，由于结构无对称中心而具有压电性，如石英、镓酸锂、锗酸锂等。目前投入使用的压电单晶体主要为非铁电性压电晶体石英，石英晶体具有机械品质因数高、频率温度系数小的特点；其次即为铁电性压电晶体铌酸锂和钽酸锂，它们的机电耦合系数大，且可在高温环境下使用。

       ②压电陶瓷：压电陶瓷指的是用几种必须原料混合、高温炼制而成，由粉粒间的固相反应和烧结过程得到的微细晶粒无规则集合而成的多晶体。在上世纪50年代发明的锆钛酸铅（化学式，可简称为PZT）是至今使用最为广泛的压电陶瓷材料。与压电单晶体对比，压电陶瓷的压电性强、介电常数高，加工成的形状也比较多样化，但同时也存在机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差等不足之处，更适用于大功率换能器和宽带滤波器等应用。

       ③有机压电材料：有机压电材料又称为压电聚合物，以聚偏氟乙烯为典型代表。这类压电材料的特点是材质柔韧、低密度、低阻抗、高压电电压常数，在压力传感、引燃引爆等领域有所运用。

 ④复合压电材料：复合压电材料由多种材料复合，兼具无机压电材料和有机压电材料的优势，克服了难以加工成形的不足，更具有密度小、声速低的特点，易和空气、水及生物组织实现声抗阻匹配。除此之外，压电复合材料还具有上述材料未拥有的性能，如无自发极化的压电材料与另外一种材料复合之后可具有热释电效应；普通压电材料与磁滞伸缩材料复合可具有磁电效应等.

       以GT511、GT511—Ⅱ型电子提花装置为例,介绍电子提花装置的使用。
       (1)综丝未施加张力时,切勿转动提花装置。
       (2)未拆除滑轮的装运制动杆时,切勿转动提花装置。
       (3)接通主开关之前,先确认全部电磁阀板已正确装接妥当。如果装接有问题,可能导致提花装置严峻损坏。
       (4)关掉提花装置和织机的电源之后,由于有不均衡的负载作用在提花装置上,提花装置简单翻转(转动)。对提花装置进行任何维修、调节或润滑工作之前,肯定要把定位销或支架固定在提臂上,来锁定提花装置的位置。
       (5)如果主电源的电压波动超过±15%,用户需采取有力的措施来改善供电稳定程度,保证电压波动在±15%以内。
       (6)综丝负重:为保证提花装置的工作正常,下面簧片的载荷规定必须遵守。
       在底梭口处每个提花装置簧片的最小净负荷为:1.96N(簧片净负荷等于底梭口处综丝弹簧/弹性张力加上经纱张力的向上效应)。
       在顶梭口处等每个提花装置簧片的最大净负荷为11.76N(簧片净负荷等于底梭口处综丝
       弹簧/弹性张力加上经纱张力的向下效应)。
       提花装置每根综丝的最小负荷,依织造条件而异,受棉花纱线的类型及综丝密度所左右。综丝供应商有责任保证最小负荷配合织造中的布料。
       调节经纱张力会相应地影响簧片净负荷。指定的最大和最小值,必须保持不变。
       (7)为方便运输,齿轮箱和齿轮油是分开运输的,在安装完齿轮箱后切莫忘记加入齿轮油,油量大约为2.5L。
       在齿轮的最初运转阶段,齿轮箱的表面温度可以达到100℃。这个温度将会降低至40～50℃的正常运转温度。
       (8)以导电或磨损性纤维,例如碳质或玻璃纤维进行编织时,必须使用适当的抽气系统以确保纤维不会进入提花装置或者它的电源箱。
       导电纤维和带磨损性的纤维会对提花装置大多数零件造成广泛的损坏。
       (9)安装和操作
       安装和操作提花装置时,技术人员必须遵照全部的工作惯例和程序。为固定电缆钻孔时,要佩戴安全眼镜。在靠近正在运转的织机和提花装置进行工作时,应佩戴护耳器。不要站在提花装置或操纵器的任何零件上。如果没有适当的照明,必要时可使用观看用的灯完。

       压电陶瓷换能器有两种材料：磁致伸缩金属和压电陶瓷。

       压电陶瓷换能器作为一种能量传输网络，存在能量转换效率问题。转换效率与换能器材料、振动形式、机械振动系统（包括支撑机构）的结构以及工作频率的选择有关。因此，在超声换能器的设计中，应该考虑各种因素，如声阻抗、频率响应、阻抗匹配、声学结构、振动模式和转换材料，以及如何设计和协调这些因素，以使电声转换达到最佳值。

       利用压电材料的正逆压电效应制成的换能器，换能器顾名思义就是指可以进行能量转换的器件。

       通常我们所说的为电声换能器，能够发射声波的换能器叫发射器；用来接收声波的换能器叫接收器。例如压电蜂鸣器就属于电-声换能器，通常可以用作报警器等。

       压电陶瓷换能片的原理是，当压力或张力施加到陶瓷片上时，在陶瓷片的两端会产生极性相反的电荷，并通过电路产生电流。这种效应称为压电效应。

如果由这种压电陶瓷制成的换能器被放入水中，那么在声波的作用下，在换能器的两端会感应出电荷，这是声波接收器。此外，压电效应是可逆的。 如果交变电场施加到压电陶瓷片上，陶瓷片会不时变得越来越薄和厚，同时产生振动并发出声波。因此，解决了超声波发射器的问题。

       压电换能器的主要特点是电声转换效率高，特别是接收灵敏度高，但其机械强度低（脆性大），因此在高功率应用中受到限制（不过目前的最新技术已能达到数百瓦到上千瓦的声辐射功率）。另外，一些单晶材料容易溶于水而失效（水解）。

       压电换能器是不分正负极的。因为压电换能器是交流驱动的。但是，与清洗和焊接传感器一样，为了方便起见，与前后盖板连接的电极通常被视为负电极。用于检测的传感器，如果是金属外壳，通常将金属外壳与压电传感器连接，当屏蔽用，这个当负极。

        在现代，压电陶瓷制品对我们并不陌生。正压电效应的应用主要用于燃气点火器，如燃气灶、燃气打火机等的点火系统。基本工作原理为:由外力压缩一个弹簧，压到顶点后释放，弹簀力推动一个重锤打击压电陶瓷柱产生一数千伏的高压火花，点燃可燃气体。

        逆压电效应的应用主要用于压电蜂鸣器，例如音乐贺卡、门铃、寻呼机、移动电话机振铃等。基本工作原理为：当在压电陶瓷片上施加一交变电场时，压电陶瓷片产生一相对应的形变即振动，当振动频率在音频波段内时就会发出对应的音响。

        应用此特性配合机械谐振原理还大量用于制造谐振器、选频器、延迟线、滤波器等电子组件。压电陶瓷变压器的基本构成则是将一压电蜂鸣器的应用与一压电点火器的应用组合起来，组成压电谐振子。在蜂鸣器的一端（称为驱动端）输入一个与压电变压器谐振频率一致的正弦交变电压，压电谐振子产生振动，传导至点火器的一端（称为发电端），产生连续的正弦波电压，视乎于压电变压器的结构特征，可以是输入低电压、输出高电压（升压型），也可以是输入高电压、输出低电压（降压型）。若在高频驱动电压上通过调制解调器加入低频调制，则可实现信号传输。

       一种传感器就是一种系统，一个系统总可以用一个数学方程式或函数来描述。即用某种方程式或函数表征传感器的输出和输入间的关系和特性。

       从传感器的静态输入-输出关系建立的数学模型叫静态模型；从传感器的动态输入-输出关系建立的数学模型叫动态模型。

       传感器所测量的非电量一般有两种形式：一种是稳定的，即不随时间变化或变化极其缓慢，称为静态信号;另一种是随时间变化而变化，称为动态信号。

       由于输入量的状态不同，传感器所呈现出来的输入-输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性，为了降低或消除传感器在测量控制系统中的误差，传感器必须具有良好的静态特性和动态特性，才能使信号(或能量)按规律准确地转换。

制造特点 
　　压电陶瓷的制造特点是在直流电场下对铁电陶瓷进行极化处理，使之具有压电效应。一般极化电场为3～5kV/mm，温度100～150°C，时间5～20min。这三者是影响极化效果的主要因素。性能较好的压电陶瓷，如锆钛酸铅系陶瓷，其机电偶合系数可高达0.313～0.694。 　　压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。 

陶瓷特性 
　　压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。 　　压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，别小看这微小的变化，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。 　　谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性，使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。 

主要原理 
　　我们来看一种新型自行车减震控制器，一般的减振器难以达到平稳的效果，而这种ACX减震控制器，通过使用压电材料，首次提供了连续可变的减震功能。一个传感器以每秒50次的速率监测冲击活塞的运动，如果活塞快速动作，一般是由于行驶在不平地面而造成的快速冲击，这时需要启动最大的减震功能；如果活塞运动较慢，则表示路面平坦，只需动用较弱的减震功能。

        压电陶瓷的用途非常广泛。下面我们来举其中几例：

1、超声波换能器  
        适用于用于超声波焊接设备以及超声波清洗设备，主要采用大功率发射型压电陶瓷制作，超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，超声波换能器作为能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗很少的一部分功率。 

2、压电打火机 
        现在煤气灶上用的一种新式电子打火机，就是利用压电陶瓷制成的。只要用手指压一下打火按钮，打火机上的压电陶瓷就能产生高电压，形成电火花而点燃煤气，可以长久使用。所以压电打火机不仅使用方便，安全可靠，而且寿命长，例如一种钛铅酸铅压电陶瓷制成的打火机可使用100万次以上。 　　

3、防核护目镜 
        核试验员带上用透明压电陶瓷做成的护目镜后，当核爆炸产生的光辐射达到危险程度时，护目镜里的压电陶瓷就把它转变成瞬时高压电，在1/1000 s里，能把光强度减弱到只有1/10000，当危险光消失后，又能恢复到原来的状态。这种护目镜结构简单，只有几十克重，安装在防核护目头盔上携带十分方便。 

4、压电引爆器 
        自从第一次世界大战中英军发明了坦克，并首次在法国索姆河的战斗中使用而重创了德军后，坦克在多次战斗中大显身手。然而到了20世纪六七十年代，由于反坦克武器的发明，坦克失去了昔日的辉煌。反坦克炮发射出的穿甲弹接触坦克，就会马上爆炸，把坦克炸得粉碎。这是因为弹头上装有压电陶瓷，它能把相碰时的强大机械力转变为瞬间高电压，爆发火花而引爆炸药。 　　　

5、声纳  
        在海战中，最难对付的是潜艇，它能长期在海下潜航，神不知鬼不觉地偷袭港口、舰艇，使敌方大伤脑筋。如何寻找敌潜艇？靠眼睛不行，用雷达也不行，因为电磁波在海水里会急剧衰减，不能有效地传递信号，探测潜艇靠的是声纳------水下耳朵。压电陶瓷就是制造声纳的材料，它发出超声波，遇到潜艇便反射回来，被接收后经过处理，就可测出敌潜艇的方位、距离等。
　
6、声音转换器 
        声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂鸣器就是电流通过压电陶瓷的逆压电效应产生振动，而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制，可产生不同频率的振动，从而发出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡，就是通过逆压电效应把交流音频电信号转换为声音信号。 　　

　　压电陶瓷听起来很高端，说白了就是一种电子陶瓷材料，具有压电特性。那么压电陶瓷的压电特性是怎么来的?这是压电陶瓷经过了极化，所具有的特性。而极化又是化学当中重要的基本知识点，下面主要针对极化作相关介绍,希望这篇精心整理的文章能够给有需要的朋友一些最基本的帮助。
　　所谓极化，就是在压电陶瓷上加一强直流电场，使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列，又称人工极化处理，或单畴化处理。
　　
　　一、人工极化
　　在压电陶瓷上加一足够高的直流电场，并保持一定的温度和时间，迫使其电畴转向，或者说迫使其自发极化作定向排列。极化前，各晶粒内存在许多自发极化方向不同的电畴，陶瓷内的极化强度为零，极化处理时，晶粒可以形成单畴，自发极化尽量沿外场
　　方向排列。极化处理后，外电场为零，由于内部回复力(如极化产生的内应力的释放等)作用，各晶粒自发极化只能在一定程度上按原外电场方向取向，陶瓷内的极化强度不再为零，这种极化强度，称为剩余极化强度。

　　二、极化原理
　　压电陶瓷的极化机理取决于其内部结构。压电陶瓷是由一颗颗小晶粒无规则地“镶嵌”而成，每个小晶粒可看为一个小单晶，其中原子(离子)都是有规则(周期性)的排列，形成晶格，晶格又由一个个重复单元—晶胞组成。 晶粒与晶粒的晶格方向不一定相同，从整体看，仍是混乱、无规则的。 为了使压电陶瓷处于能量(静电能与弹性能)最低状态，晶粒中就会出现若干小区域，每个小区域内晶胞自发极化有相同的方向，但邻近区域之间的自发极化方向则不同。自发极化方向一致的区域称为电畴，整块陶瓷包括许多电畴。

      近年来，煤气公司出售的一种新式的电子打火机，就是应用压电陶瓷的压电效应制成的。有些少年朋友假如在中午要自己把饭菜热一下，你一定有这方面的“经验”：只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷即产生高电压，形成火花放电，从而点燃煤气。当压电陶瓷把机械能转换成电能放电时，陶瓷本身不会消耗，也几乎没有磨损，可以长久使用下去。所以，压电打火机使用方便，安全可靠，寿命长。据煤气公司销售人员介绍，一把压电打火机可使用30万次以上。以每年使用3000次计算，约可以使用100年。

      地震这一自然现象，一直显得异常狰狞可畏。地球每年发生的地震大约有几百万次，其中人能感觉到的约为几万次，约占1%。20世纪以来，已发生10次破坏性大地震，其中有4次发生在中国。

      大地震一旦发生，对人类造成的灾难是毁灭性的，因此，地震预报十分重要。由于压电陶瓷的压电效应非常灵敏，能精确地测出地壳内细微的变化，甚至可以检测到10多米外昆虫拍打翅膀引起的空气振动，所以，压电地震仪能精确地测出地震强度。由于压电陶瓷能测定声波的传播方向，因此，压电地震仪还能告诉人们地震的方位和距离。有压电地震仪来预报地震，人们可以放心多了。

在军事上，人们在制造穿甲弹的时候，常常把压电陶瓷安装在弹头部位。只要穿甲弹一击中坦克，炸药就会被压电陶瓷产生的高压电点燃而爆炸，把坦克炸得粉碎。

      此外，通过正压电效应，把机械振动转换为交流电信号，可用来制造压电拾音器、扬声器、蜂鸣器、超声波接收探头等，其中电子音乐贺卡就是这种器件的实例。反之，通过逆压电效应，将交流电信号转换为机械振动，可用于制造超声波发射仪、压电扬声器、录像机和录音机的传动装置以及超声波清洗剂。另外，许多高转换效率、高灵敏度的声波发射和接收的压电器件正服役于超声波的水下探测仪，材料的超声波无损探伤仪，探测海洋中鱼群的规模、种类、密集程度、方位和距离，潜水艇位置的水下声纳，超声波断层摄影装置，大功率超声波碎石仪等各种仪器。

      压电陶瓷具有加工成型方便、成本低、压电特性便于控制等特点，压电陶瓷的用途十分广泛。据粗略统计，压电陶瓷至少有20多种用途。应用范围正在不断扩大，前景不可估量。

      目前针织横机已普遍采用了计算机控制技术和利用电子选针技术来控制横机进行单针选针，从而形成各种花色 。另外，一些老的机械,在进行设备改造时，也采用电子选针替代旧式的机械选针，以扩大其花纹的可能性和实用性。我们在调研中发现不少厂家在进行选针系统的自行研制改造中，因选针器选用不当经常会出现花型错乱变形，甚至还可能引起机构的错误动作而损坏机械结构。

1、选针器的作用
      大多数电脑横机选针控制系统的结构都是电磁选针这里,电脑横机采用上、下两级计算机结构，上位机为工控机，主要负责管理与监控；下位机采用单片机及扩展系统，其根据同步信号和上位机的控制信号,负责控制选针器的选针。由此可见，选针器是一种依照织物花型组合的电信号依次驱动选针机件的换能器 , 是电脑横机控制系统用来实施选针控制的执行元件。因此，其性能好坏将直接影响选针准确性和可靠性。

2、选针器的类别 
      目前常用的选针器，从动作原理上分，有电磁式和压电式两种。压电式选针器是利用压电陶瓷材料作为转换元件，利用控制器发送的脉冲信号，作用于压电元件上，靠压电材料的逆压电效应,使压电元件弯曲到预 。先记忆的形状来进行选针;另一种选针器则是利用对电磁螺旋管通入不同方向电流,使电磁螺旋管头端的极性相应变化，或与永久性磁铁配合使用，靠电磁铁与永久性磁铁间的吸力和斥力来实现选针头摆动，即用压针法实现选针，或者直接通过电磁铁的极性变化来控制选针器选针，使织针分走不同轨道，用抄针法完成。