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    一、引言
    傳統(tǒng)的氣動閥中大量使用了電磁鐵作為電－機械轉(zhuǎn)換級，其把電控制信號轉(zhuǎn)換為機械的位移，推動閥芯，實現(xiàn)氣路的切換或氣體壓力、流量的比例控制。作為電－機械轉(zhuǎn)換級的電磁鐵有價格低廉，操作使用方便等優(yōu)點；但其也有很多缺點：如功耗大、響應速度不夠快、存在發(fā)熱及有電磁干擾等。把壓電材料的電－機械轉(zhuǎn)換特性引入到氣動閥中，作為氣動閥的電－機械轉(zhuǎn)換級，這是一項不同于傳統(tǒng)氣動閥的全新技術(shù)。采用了壓電技術(shù)的氣動閥在性能上有著傳統(tǒng)氣動閥無可比擬的優(yōu)勢。
    二、壓電效應簡介
    對于晶體構(gòu)造中不存在對稱中心的異極晶體，加在晶體上的張緊力、壓應力或切應力，除了產(chǎn)生相應的變形外，還將在晶體中誘發(fā)出介電極化或電場。這一現(xiàn)象被稱為正壓電效應；反之，若在這種晶體上加上電場，從而使該晶體產(chǎn)生電極化，則晶體也將同時出現(xiàn)應變或應力，這就是逆壓電效應。兩者通稱為壓電效應。1880 年居里兄弟發(fā)現(xiàn)了電氣石的壓電效應，從此開始了壓電學的歷史。壓電式氣動換向閥即是利用壓電逆效應而研制的。
    三、壓電技術(shù)在氣動閥中的應用
    1、微型直動式換向閥
    利用壓電材料在電場作用下的變形，來實現(xiàn)氣動閥閥口的開啟和關(guān)閉，這樣就可以做成微型直動式換向閥。如下圖所示的微型二位三通換向閥，1 口為進氣口，2 口為輸出氣口，3、口為排氣口，閥中間的彎曲部件為壓電材料組成的壓電片。當沒有外加電場作用時，閥處于：圖1 狀態(tài)：進氣口關(guān)閉，輸出氣口2 經(jīng)排氣口3 通大氣。當在壓電閥片上外加控制電場后，壓電閥片產(chǎn)生變形上翹，上翹的壓電閥片關(guān)閉了排氣口3，同時進氣口1 和輸出氣口2 連通。這樣就完全實現(xiàn)了傳統(tǒng)二位三通電磁換向閥的功能。

    2、壓電式電氣比例調(diào)壓閥
    壓電材料的變形量正比于施加在其上的電場強度，利用這一特點，可以開發(fā)出比例調(diào)壓閥。如圖3 所示，施加不同的控制電壓到壓電閥片上，壓電閥片產(chǎn)生不同的彎曲變形量，這樣就在進氣口1 與輸出氣口2 之間及輸出氣口2 與排氣口3 之間形成不同的氣流阻力，從而在輸出氣口2 的得到不同的氣體壓力。由于壓電閥片在變形過程中不受機械摩擦力，且壓電閥片有響應快功耗低的特點，基于壓電閥片的電氣比例調(diào)壓閥很多性能優(yōu)于傳統(tǒng)的比例調(diào)壓閥。例如其沒有死區(qū)，壓力可以從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)；其響應快，可滿足高速系統(tǒng)的應用要求；其功耗低，對電源功率要求低。

    3、壓電閥為先導的氣動換向閥
    把微型壓電閥作為先導級，對其氣體流量及壓力進一步放大，就可以得到符合各種國際標準外形尺寸的壓電式氣動閥，同樣，其很多性能特點都優(yōu)于傳統(tǒng)的電磁閥。
    4、壓電式氣動閥的獨特優(yōu)勢及其應用
    相對于傳統(tǒng)的電磁氣動閥，采用壓電技術(shù)的換向閥，有功耗低、響應快及沒有電磁影響等優(yōu)點，所以其開辟了很多氣動技術(shù)應用的新領(lǐng)域。
    四、總結(jié)
    壓電式氣動換向閥是把壓電技術(shù)引入到氣動閥中的一項新技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的氣動閥，其有功耗低、響應快、沒有電磁干擾、壽命長及不會發(fā)熱等優(yōu)點。其在工業(yè)及過程自動化控制領(lǐng)域有廣闊的應用。