氣體流量隨壓電陶瓷閥偏置電壓變化的遲滯特性
環境溫度25 ℃ 時, 壓電陶瓷閥輸出的N2 流量Q 隨壓電陶瓷閥偏置電壓Vo 變化的關系曲線如圖3 所示, 圖中曲線旁的箭頭表示試驗中壓電閥的增、減順序。壓電閥Vo 由0 V 逐漸增加到150 V, 再逐漸減小至0V 的過程中, Q-Vo 變化呈現遲滯特性。當Vo 為0 V時, 壓電閥閉合,N2 流量Q 為0 ml/min ; 當Vo 由V逐漸增加到55 V 時, Q 值保持不變, 仍為0; 當Vo繼續增加到56 V 時, 壓電閥開始有氣體輸出, Q 由0 ml/min 增加到38 ml/ min, 此時的Vo 稱為壓電閥的閾值電壓或開啟電壓; Vo 繼續增加, Q 與Vo 近似線性增長; 當Vo 增加到99V 時, Q 達到壓電閥輸出氣體的最大量程500 ml/ min, 此時的Vo 稱為壓電閥的飽和電壓; Vo 再繼續增加至最大值150 V, Q 保持最大輸出不變。
當Vo 由10 V 開始逐漸減小至99V, Q 始終保持500 ml/min 不變; Vo 繼續減小, Q 與Vo 近似線性減小, 但減小速率與之前增加速率絕對值不等, 在圖3 中表現為升高與降低的兩條曲線不重合, 這是由壓電閥方向變化時, 壓電陶瓷材料的變形位移量呈現遲滯特性造成的。當Vo 減小至44 V以下時, 壓電閥閉合, Q 降為0。壓電閥的有效工作電壓范圍是飽和電壓與閾值電壓的差值, 本試驗中的壓電閥飽和電壓為99 V, 閾值電壓為56 V, 其有效工作電壓范圍即為43 V。
試驗中同時記錄了PCU04 控制器輸出的控制電壓值, 在N2 流量增加和減少的過程中, 壓電閥偏置電壓與控制電壓始終成正比, 比例系數為15。
圖3 氣體N2 輸出流量Q 與壓電陶瓷閥偏置電壓Vo 的遲滯曲線
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