壓電陶瓷位移與出力
很多朋友咨詢壓電陶瓷的出力問題，咨詢壓電陶瓷在結構中的出力是否可以達到預期要求，其實壓電陶瓷出力是一個復雜的過程，下面具體介紹。
位移與出力的關系
位移 ΔL0： 是壓電陶瓷產生的位移，這個數(shù)值是在空載條件下測得，即在壓電陶瓷產生位移過程中不受任何阻力。對陶瓷施加電壓后， 測得相應位移。
出力Fmax ：是壓電陶瓷產生的大出力，這個數(shù)值是壓電陶瓷在大驅動電壓下且位移為0時，測得的出力，即抵抗大剛度負載的推力。
假設把陶瓷固定在兩面墻之間，施加大電壓給壓電陶瓷，由于兩面墻的剛度很大，壓電陶瓷無法伸長，位移為零，這時的出力為大出力。但是事實上，任何物體都會表現(xiàn)出一定的彈性模量。
在外部機械結構的剛度為零時，給壓電陶瓷加大電壓，壓電陶瓷產生大的位移。這時出力為零。由此出力與位移的關系如下圖所示。
只要外部連接機械結構存在剛度，則陶瓷的位移就一定會有損失，位移損失的大小取決于外部機械結構的剛度，外部機械結構剛度越大，損失的位移也就越大，當外部機械結構的剛度與陶瓷的剛度相同時，位移與出力為大位移與出力的一半，陶瓷能效得到大的利用。
實驗測量
通過上面的介紹可知壓電陶瓷的出力是以輸出位移的壓縮損失來產生的，因此可以通過監(jiān)測壓電陶瓷位移的損失得到出力。
陶瓷出力，可以使用閉環(huán)結構進行監(jiān)測。實驗測量裝置如圖所示：閉環(huán)壓電陶瓷及控制電源、測力傳感器、機械壓力機設備等。
實驗：
●壓電陶瓷：PST150/10x10/40
大工作電壓150V
a 壓電陶瓷的零位通過偏置電壓“Offset”設置
實驗1：0 V單極操作
實驗2：- 30 V半雙極性操作
b 閉環(huán)模式下，電路“0 V”無位移輸出，當負載力變化時控制電路將試圖保持陶瓷的零位置不變。
●測試方法：陶瓷的壓力負載不斷增加并且監(jiān)測力傳感器。壓電陶瓷的位置通過閉環(huán)控制保持不變=>壓電控制器電壓相應增加，用于補償壓縮的壓電陶瓷長度。當補償電壓達到+150 V時，負載達到極限。
這樣的系統(tǒng)裝置可以反映出力過程：壓力變化作用于壓電陶瓷系統(tǒng)，系統(tǒng)通過增加電壓保持陶瓷位移不變。
結果：
●壓電陶瓷：PST150/10x10/40的大出力
實驗1：單極模式
（相當于0 V /+150 V激勵）： 6000N
實驗2：半雙極模式
（相當于-30 V /+150 V激勵）： 7000N
●PST150/10x10/40力的變化和補償電壓之間是線性關系
●大出力相當于壓電陶瓷的大負載變化，可以被閉環(huán)反饋位置控制。
●舉例
壓電陶瓷PST150/5x5/40（大工作電壓150 V）當被設置在90 V的位置時，此時閉環(huán)控制位置保持恒定?？稍诋a生的出力——壓電陶瓷能被壓縮補償對應“60V”的力。
