壓電閥的發(fā)展歷程

閥作為液氣壓系統中的重要元件，實現對流體壓力、流量和流向的控制，直接影響著液氣壓系統的工作過程和工作性能。隨著液氣壓技術從傳統應用領域向空間、信息和生物醫(yī)學等新技術領域的不斷拓展，對液氣壓系統的尺寸、控制精度、響應速度和可靠性等各個方面都提出了更高的要求。傳統的控制閥較難滿足這樣的要求，因此對于閥的革新成為了國內外科研機構和企業(yè)的研究開發(fā)熱點。

壓電閥zui早出現在20世紀90年代SIEMENS公司推出的SPIARTPS智能閥門定位器中。它利用壓電晶體的逆壓電效應，在實際應用當中具有高抗震性、高可靠性、低功耗、節(jié)能等特點，完滿足智能閥門定位器對電氣—機械轉換單元的要求。

壓電閥是利用壓電材料的壓電效應來實現閥的動作的一種新型控制閥。相對于傳統的閥來說，它具有精度高、響應快、功耗小、壽命長、結構緊湊、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點。已在一些需要控制的液壓或氣動系統中得到了應用，具有很大的應用價值和應用潛力。本文將對壓電閥的工作原理及其在國內外的研究應用現狀進行分析，并對壓電閥的發(fā)展趨勢做了展望。

荷蘭特文特大學開發(fā)的一種用于調節(jié)氣體流量的常閉式壓電閥。它通過由金屬銷串接起來的壓電致動器驅動凸臺周圍的硅膜的偏斜來控制閥的流量。閥座和中間孔的一層是由硅材料做成的可變電阻層，而在其下方還含有一塊形為方格形渠道的靜態(tài)電阻層。氣體從輸入口進入方格形渠道，再通過中間孔到達閥座，在閥座上層的環(huán)繞于凸臺周圍的硅膜偏斜大小的控制下來改變氣體流量。

該閥使用可變電阻與靜態(tài)電阻相結合的方法實現了對流量的控制。實驗空氣流量測試顯示，該壓電閥在壓力差為4bar的情況下，流量可以達到250mL/min。在閥門操作的任何階段都可獲得連續(xù)可控的氣體流量，整個過程中幾乎沒有滯后現象出現，并且功率消耗也很低。

壓電閥在國內的研究和使用相對于國外來說要稍落后一些。隨著液、氣壓系統對控制精度、響應速度、功耗等要求越來越高，壓電閥在國內更多地方被應用和研究，也出現了一些國內自主研發(fā)的壓電閥，下面介紹一些具有代表性的研究成果和應用。