《疊層型壓電陶瓷制動器總規(guī)范》

ICS31.200，31.140

L90，L21

團體標準

T/CECAXXX—2019

疊層型壓電陶瓷致動器總規(guī)范

Multilayerpiezoelectricactuatorstotalnorms

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

（征求意見稿）

本稿完成日期：2019-10-25

2019-XX-XX發(fā)布2019-XX-XX實施

中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布

CECA/TXXXX—2019

疊層型壓電陶瓷致動器總規(guī)范

1范圍

本標準規(guī)定了疊層型壓電陶瓷致動器(不帶金屬封裝,不帶反饋)的技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則，

以及標志、包裝、運輸、貯存等。

本標準適用于疊層型壓電陶瓷致動器，是制定疊層型壓電陶瓷致動器詳細規(guī)范的依據(jù)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本標準的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本標

準。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

GB/T1.1-2009標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫

GB/T2421.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗概述和指南

GB/T2423.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A：低溫

GB/T2423.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B：高溫

GB/T2423.3-2016環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Cab：恒定濕熱試驗

GB/T2423.22-2012環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Na：溫度變化

GB/T2828.1-2012計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃

GB/T3389.1-1996鐵電壓電陶瓷詞匯

GB/T191包裝儲運圖示標志

3術語和定義

GB/T3389.1-1996界定的及下列術語和定義適用于本標準。。

3.1

標稱驅(qū)動電壓ratedoperatingvoltage

疊層型壓電陶瓷致動器的額定工作電壓，稱為標稱驅(qū)動電壓。

3.2

最大驅(qū)動電壓MAXoperatingvoltage

疊層型壓電陶瓷致動器1.20倍標稱驅(qū)動電壓。

3.3

標稱位移rateddisplacement

疊層型壓電陶瓷致動器在標稱電壓驅(qū)動下產(chǎn)生的位移量為標稱位移。

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3.4

最大位移MAXdisplacement

疊層型壓電陶瓷致動器在最大驅(qū)動電壓下輸出的位移。

3.5

遲滯hysteresis

疊層型壓電陶瓷致動器在升壓及降壓過程的輸出位移與輸入電壓曲線不重合的現(xiàn)象稱之為致動器

的遲滯，最大遲滯用升壓與降壓位移曲線上相同電壓輸出位移的最大偏差。

3.6

遲滯徊線ferroelectrichysteresisloop

疊層型壓電陶瓷致動器在升壓及降壓過程的輸出位移與輸入電壓的徊線。

3.7

遲滯系數(shù)hysteresiscoefficient

疊層型壓電陶瓷致動器的最大遲滯與標稱位移的比值,用百分比表示。如圖1所示：

圖1遲滯系數(shù)說明圖

3.8

位移非線性系數(shù)displacementnonlinearcoefficient

疊層壓電陶瓷致動器的遲滯回線與擬定直線之間的最大偏差值與標稱位移的百分比。如圖2所示：

2

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圖2位移非線性系數(shù)說明圖

3.9

位移再現(xiàn)性displacementreproducibility

將測試完一次標稱位移后的0電壓時的位移設為測微儀0點，將驅(qū)動電壓升到標稱驅(qū)動電壓，記錄

標稱位移，再將驅(qū)動電壓降到0，記錄殘留位移，殘留位移與標稱位移之百分比。

3.10

蠕變creep

疊層型壓電陶瓷致動器在保持驅(qū)動電壓不變的條件下，應變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。

3.11

剛度stiffness

疊層型壓電陶瓷致動器在壓力作用下產(chǎn)生形變，產(chǎn)生單位形變所需的力。

3.12

最大出力MAXoutputforce

疊層型壓電陶瓷致動器施加標稱驅(qū)動電壓時，零位移下的阻塞力。

3.13

動態(tài)響應時間dynamicresponsetime

疊層型壓電陶瓷致動器加方波測試時，從零位移上升至最大位移所需的時間。

3.14

連續(xù)動態(tài)工作壽命continuousdynamicoperatinglife

疊層型壓電陶瓷致動器在標稱驅(qū)動電壓及規(guī)定的試驗頻率作用下的無損壞工作次數(shù)為連續(xù)動態(tài)工

作時間。

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4型號命名方法

疊層型壓電陶瓷致動器型號由以下部分組成，如下所示：

ZDT—

第六部分：序列號

第五部分：標稱位移

第四部分：端面尺寸

第三部分：標稱驅(qū)動電壓

第二部分：端面形狀

第一部分：主稱

說明：

第一部分：主稱，ZDT代表疊層型壓電陶瓷致動器；

第二部分：端面形狀，形狀以字母代碼表示；

代號JYHT

端面形狀矩形圓形環(huán)形異形

第三部分：標稱驅(qū)動電壓，單位為VDC；

第四部分：矩形，前面兩位數(shù)字為外電極面寬度，后面兩位數(shù)字為無電極面的寬度；

圓形，用兩位數(shù)表示直徑；

環(huán)形，前兩位數(shù)表示外徑，后兩位數(shù)表示內(nèi)徑；

異形，用兩位數(shù)字表示異形的最大尺寸。

第五部分：標稱位移，額定電壓下的位移，單位為μm，用三位數(shù)字表示；

第六部分：序列號，以一位阿拉伯數(shù)字表示。

5測量和試驗的大氣條件

除非另有規(guī)定，所有試驗都應在GB/T2421.1—2008中5.3規(guī)定的測量和試驗用標準大氣條件下進行。

溫度：15℃~35℃；

相對濕度：45%~75%；

氣壓：86kPa~106kPa；

有爭議時，采用仲裁測量和試驗用標準大氣條件：

溫度：25℃±2℃；

相對濕度：45%~55%；

氣壓：86kPa~106kPa。

測量前，元件應在測量溫度下放置24h，以使元件達到熱平衡。為了有助于干燥，受控恢復條件和

標準的干燥條件按GB/T2421.1—2008中5.4和5.5的規(guī)定。如果測量不是在標準溫度下進行，必要時測量

結果應修正到標準溫度下。應記錄測量期間的環(huán)境溫度并在試驗報告中注明。

6要求與試驗方法

6.1外形尺寸

6.1.1要求

外形尺寸應符合詳細規(guī)范要求。

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6.1.2試驗方法

用符合精度要求的量具測量外形尺寸。

6.2外觀質(zhì)量

6.2.1要求

表面光滑，無明顯氣泡、凹凸點，邊緣無缺損，端面無裂紋及損傷，焊點應光亮無錫尖。

6.2.2試驗方法

用目測法或詳細規(guī)范規(guī)定的方法檢查表面質(zhì)量。

6.3標稱位移

6.3.1要求

標稱位移應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.3.2試驗方法

6.3.2.1測試儀表

采用輸出電壓精度高于0.1%的驅(qū)動電源和位移測量分辨率高于0.1um的測微儀測試。

6.3.2.2測試示意圖

標稱位移測試系統(tǒng)示意圖見圖3所示：

圖3位移測試系統(tǒng)示意圖

6.3.2.3試驗方法

接圖3要求連接測試系統(tǒng)。將致動器垂直裝載在測試平臺的夾具上，按測微儀要求調(diào)整位移輸出端

與測微儀探頭接觸。將驅(qū)動電壓調(diào)到被測樣品的標稱驅(qū)動電壓，記錄測微儀相應的讀數(shù)。將驅(qū)動電壓降

至零，記錄測微儀相應讀數(shù)。測微儀在額定工作電壓及零電壓時的讀數(shù)之差為標稱位移。

6.4最大位移

最大位移應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

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6.4.1試驗方法

測試儀表同6.3.2.1；測試示意圖同6.3.2.2；測試方法參照6.3.2.3，將驅(qū)動電壓調(diào)到被測樣品的最大

驅(qū)動電壓測試位移，該位移為最大位移。

6.5諧振頻率

6.5.1要求

諧振頻率應符合詳細規(guī)范要求。

6.5.2試驗方法

6.5.2.1測試儀器

選用掃頻范圍包含器件頻率范圍的阻抗分析儀或掃頻儀進行測試。

6.5.2.2試驗方法

將測試夾具接入儀器的輸出及輸入接口，開啟電源，按規(guī)定時間預熱。設定測試電壓為1V，按詳細

規(guī)范的要求設定掃頻范圍。測量范圍內(nèi)的最小阻抗值所對應的頻率為致動器的諧振頻率。

6.6靜電容量

6.6.1要求

靜電容量應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.6.2試驗方法

6.6.2.1測試儀器

使用測量范圍符合要求，測量誤差不大于0.5%的電容電橋測試。

6.6.2.2測試方法

設定電容電橋的測試電壓設為1V，頻率設為1kHz，將致動器接入電容電橋，儀器顯示的電容值為

樣品的靜電容量。

6.7遲滯系數(shù)

6.7.1要求

致動器的遲滯應符合詳細規(guī)范要求。

6.7.2試驗方法

6.7.2.1測試儀器

采用電壓輸出精度高于0.1%和位移測量分辨率高于0.1um的遲滯徊線測試儀測試。

6.7.2.2測試示意圖

位移線性度測試系統(tǒng)示意圖見圖4所示：

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圖4電子徊線測試系統(tǒng)示意圖

6.7.2.3測試方法

接圖4要求連接測試系統(tǒng)。將樣品垂直裝載在測試平臺的夾具上，按測微儀要求調(diào)整位移輸出端與

測微儀探頭接觸。將測試電壓設置為被測樣品的額定工作電壓，升壓及降壓步距不大于標稱電壓的10%，

啟動儀器，測試遲滯徊線如圖1所示，按式1計算遲滯系數(shù)。

H=Ymax/ΔL·100%…………………1

式中：H—遲滯系數(shù)；Ymax—最大遲滯；ΔL—標稱位移。

6.8蠕變

6.8.1要求

蠕變應符合詳細規(guī)范要求。

6.8.2試驗方法

6.8.2.1測試儀器

采用輸出精度高于0.1%的驅(qū)動電源和測量精度高于0.1um的測微儀測試。

6.8.2.2測試方法

按6.3.2.3標稱位移的測試方法測量，在額定工作電壓下測試位移ΔL并記錄升到額定電壓的時間，

觀察位移的變化，除詳細規(guī)范另有規(guī)定，記錄5分鐘和20分鐘兩檔的位移ΔL1和ΔL2，分別按式2和

式3計算蠕變CRE1和CRE2。

CRE1=（ΔL1-ΔL）/ΔL·100%………………2

CRE2=（ΔL2-ΔL）/ΔL·100%………………3

6.9位移再現(xiàn)性

6.9.1要求

位移再現(xiàn)性應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.9.2試驗方法

測試儀表同6.3.2.1；測試示意圖同6.3.2.2。按6.3.2.3規(guī)定測試標稱位移，將驅(qū)動電壓回零后的位

移設為測微儀0點，將驅(qū)動電壓升到標稱驅(qū)動電壓，記錄標稱位移。將驅(qū)動電壓降為0，記錄殘留位移，

殘留位移與標稱位移之百分比為位移再現(xiàn)性。

6.10位移非線性系數(shù)

6.10.1要求

位移非線性系數(shù)應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

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6.10.2試驗方法

測試儀表同6.7.2.1；測試示意圖同6.7.2.2；按6.7.2.3規(guī)定測試遲滯徊線，測量遲滯徊線范圍內(nèi)實

際曲線與最大位移與最小位移的擬定直線之間的最大偏差值與標稱位移，最大偏差值與標稱位移的百分

比。按式4計算位移非線性系數(shù)。

K=Smax/ΔL·100%…………………4

式中：K—位移非線性系數(shù)；Smax—最大偏差值；ΔL—標稱位移。

6.11絕緣電阻

6.11.1要求

絕緣電阻應滿足詳細規(guī)范要求。按照歐姆定律計算式:R=U/I。

式中：R—絕緣電阻；U—測試電壓；I—漏電流。

6.11.2試驗方法

6.11.2.1測試儀器

采用輸出精度高于1%的驅(qū)動電源和測量精度高于0.1uA的數(shù)顯測微儀測試。

6.11.2.2測試電路

如圖5所示：

V—直流電源A—電流表S—開關

B—待測產(chǎn)品R—電阻（根據(jù)電源功率確定）

圖5絕緣電阻測試電路

6.11.2.3測試方法

按圖5所示電路連接測試系統(tǒng)。斷開開關，打開電流表及直流電源，將直流電源輸出調(diào)節(jié)到額定電

壓。將樣品裝載到測試夾具上，接通開關，電流表穩(wěn)定后讀取絕緣電阻值。

6.12引線焊接強度

6.12.1要求

壓電陶瓷致動器的引出導線應能承受不低于2.5N/mm2的垂直拉力，導線無松動或脫落。

6.12.2試驗方法

將導線固定到拉力計上，緩慢加力，加之2.5N/mm2時保持5秒鐘，引線無損壞為合格，如有松動

或脫落為不合格。

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6.13直流耐壓

6.13.1要求

除詳細規(guī)范另有規(guī)定，樣品在加載標稱驅(qū)動電壓的√2倍的直流電壓下，保壓3小時，應無打火及

其他損壞，直流耐壓試驗后，樣品的各項性能應符合詳細規(guī)范要求。

6.13.2試驗方法

6.13.2.1測試儀器

采用輸出精度高于1%的直流電源試驗。

6.13.2.2測試電路

如圖6所示：

圖6耐壓測試示意圖

6.13.2.3測試方法

按圖6所示電路，連接測試系統(tǒng)。斷開開關，打開電流表及直流電源，將直流電源輸出調(diào)節(jié)到規(guī)定

耐壓，將樣品裝載到測試夾具上，接通開關，保壓3小時，試驗完畢，觀察外觀有無電弧或其它損傷，

測試絕緣電阻及位移。

6.14剛度

6.14.1要求

剛度應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.14.2試驗方法

6.14.2.1測試儀器

用測力精度高于1%的測力系統(tǒng)，位移測試精度高于0.1μm的剛度測試系統(tǒng)測量。

6.14.2.1測試系統(tǒng)示意圖

剛度測試系統(tǒng)示意圖見圖7所示：

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圖7剛度測試系統(tǒng)示意圖

6.14.2.3測試方法

打開儀器預熱，除非詳細規(guī)范另有規(guī)定，測試壓強采用20MPa,按器件截面積計算測試力，設置測

試力F，先用測試力F測試系統(tǒng)形變,直接測試端上下兩個表面對壓,測試系統(tǒng)形變ΔL0,將被測樣品放置

在測試平臺的測試位置，按下啟動鍵，測量樣品在測試壓力作用下的形變ΔL1，按式5計算剛度Kf。最

終測試結果，按照三次測試取平均值。

Kf=F/(ΔL1-ΔL0)（N/μm）……………5

6.15最大出力

6.15.1要求

最大出力應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.15.2試驗方法

6.15.2.1測試儀器

用測力精度高于1%的測力系統(tǒng)，位移測試精度高于0.1μm的剛度測試系統(tǒng)測量。

6.15.2.2測試系統(tǒng)示意圖

測試系統(tǒng)示意圖見圖7剛度測試系統(tǒng)示意圖。

6.15.2.3測試方法

打開儀器預熱，將被測樣品放置在測試平臺的測試位置，將被測器樣品與驅(qū)動電源相連接，加額定

工作電壓,并保壓,測試0位移時的出力，該出力為最大出力。

6.16高溫

6.16.1要求

樣品在承受高溫試驗后，外觀應符合6.2條要求，標稱位移的變化率應小于5％。

6.16.2試驗方法

按GB2423.2試驗Bb進行，試驗溫度、持續(xù)時間和試驗后恢復時間按詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.17低溫

6.17.1要求

樣品在承受低溫試驗后，外觀應符合6.2條要求，標稱位移的變化率應小于5％。

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6.17.2試驗方法

按GB2423.1試驗Ab進行，試驗溫度、持續(xù)時間和試驗后恢復時間應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.18恒定濕熱

6.18.1要求

樣品在承受恒定濕熱試驗后，外觀應符合6.2條要求，標稱位移的變化率應小于5％。

6.18.2試驗方法

按GB2423.3試驗Ca進行，持續(xù)時間和試驗后恢復時間應符合詳細規(guī)范的規(guī)定。

6.19高溫負荷

6.19.1要求

樣品置15MPa預緊力夾具中，在詳細規(guī)范規(guī)定的額定驅(qū)動電壓、試驗頻率及試驗時間作用下，能承

受詳細規(guī)范規(guī)定的溫度，試驗后標稱位移的變化率，靜電容量及絕緣電阻應符合詳細規(guī)范要求。

6.19.2試驗方法

將樣品裝載到預緊力測試夾具內(nèi)，將預緊力調(diào)試到15MPa，將夾具放入烘箱，將樣品的正負極引出

線與驅(qū)動電源電壓輸出端的正負輸出線對應連接。將烘箱溫度升到詳細規(guī)范規(guī)定的試驗溫度并保溫。打

開驅(qū)動電源，將驅(qū)動電壓輸出調(diào)節(jié)到額定工作電壓及詳細規(guī)范規(guī)定的試驗頻率，按詳細規(guī)范規(guī)定的試驗

時間試驗，試驗完畢，測試標稱位移的變化率，靜電容量及絕緣電阻是否符合詳細規(guī)范要求。

6.20連續(xù)動態(tài)工作壽命

6.20.1要求

除詳細規(guī)范另有規(guī)定，樣品置15MPa預緊力夾具中，在詳細規(guī)范規(guī)定的標稱驅(qū)動電壓及試驗頻率作

用下，能承受詳細規(guī)范規(guī)定的試驗時間，試驗后標稱位移的變化率應小于5％，靜電容量及絕緣電阻應

符合詳細規(guī)范要求。

6.20.2試驗方法

將樣品裝載到預緊力測試夾具內(nèi)，將預緊力調(diào)試到15MPa，將樣品的正負極引出線與驅(qū)動電源信號

輸出端的正負輸出線對應連接。開啟驅(qū)動電源，將驅(qū)動電壓輸出調(diào)節(jié)到額定工作電壓及詳細規(guī)范規(guī)定的

試驗頻率，按詳細規(guī)范規(guī)定的試驗時間試驗，試驗完畢，測試標稱位移的變化率，靜電容量及絕緣電阻

是否符合詳細規(guī)范要求。

7檢驗規(guī)則

7.1檢驗分類

致動器的檢驗分鑒定檢驗和質(zhì)量一致性檢驗。

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7.2鑒定檢驗

7.2.1概述

鑒定檢驗是對一種型號的若干樣品進行的一系列完整的檢驗，其目的在于確定制造者是否有能力生

產(chǎn)符合本規(guī)范和詳細規(guī)范規(guī)定的產(chǎn)品。同時當主要設計、工藝、材料及零部件變更或停產(chǎn)后恢復生產(chǎn)時

亦應進行。鑒定檢驗應采用正常生產(chǎn)使用的設備和加工工藝生產(chǎn)出來的樣品，并在鑒定機構認可的試驗

室進行。

7.2.2檢驗程序

鑒定檢驗的樣品數(shù)和試驗分組由表1給出。每組試驗應按規(guī)定的順序進行。

全部樣品均應經(jīng)受0組試驗，然后分配到其他各組。

0組的一只備份樣品可用于代替0組中的不合格品，不合格的樣品不得用于其他組試驗。

表1鑒定檢驗

試驗分組檢驗或試驗項目要求章條號方法章條號樣品數(shù)允許不合格數(shù)

外形尺寸6.1.16.1.2.

外觀質(zhì)量和標志6.2.16.2.2

標稱位移6.3.16.3.2

最大位移6.4.16.4.2

諧振頻率6.5.16.5.2

靜電容6.6.16.6.2

遲滯6.7.16.7.210

0（含1只備份1

蠕變

6.8.16.8.2樣品）

位移再現(xiàn)性6.9.16.9.2

位移非線性系數(shù)6.10.16.10.2

絕緣電阻6.11.16.11.2

引線焊接強度6.12.16.12.2

直流耐壓6.13.16.13.2

剛度6.14.16.14.2

最大出力6.15.16.15.2

高溫6.16.16.16.2

1低溫6.17.16.17.230

恒定濕熱6.18.16.18.2

2高溫負荷6.19.16.19.230

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3連續(xù)動態(tài)工種壽命6.20.16.20.230

7.2.3檢驗結果判定

鑒定檢驗不合格品數(shù)不超過規(guī)定的允許不合格品數(shù)時，鑒定檢驗合格。經(jīng)鑒定檢驗的樣品不得作為

成品交貨。

7.3質(zhì)量一致性檢驗

7.3.1概述

質(zhì)量一致性檢驗分逐批檢驗和周期檢驗。

7.3.2逐批檢驗

7.3.2.1檢驗批

檢驗批應由在相同條件下生產(chǎn)，并同時提交檢驗的相同型號元件的所有產(chǎn)品組成。

7.3.2.2抽樣方案

逐批檢驗按照GB/T2828正常檢驗一次抽樣方案，檢驗項目、順序、檢驗水平及接收質(zhì)量限（AQL）

由表2給出。

表2逐批檢驗

接收質(zhì)量限

序號檢驗項目要求章條號方法章條號檢驗水平

AQL

外形尺寸6.1.16.1.2.

1S-20.65

外觀質(zhì)量和標志6.2.16.2.2

2標稱位移6.3.16.3.2Ⅱ0.65

位移線性度6.4.16.4.2

蠕變6.5.16.5.2

3諧振頻率6.6.16.6.2S-21.0

靜電容6.7.16.7.2

絕緣電阻6.8.16.8.2

4引線焊接強度6.9.16.9.2S-20.65

5直流恒壓試驗6.10.16.10.2S-21.0

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7.3.2.3不合格

逐批檢驗時，如果檢驗不合格，制造方可剔除有缺陷的產(chǎn)品，并重新提交進行復檢。復檢批應采用

加嚴檢驗，復檢不合格不能超過2次，如附件2次都不合格，則該批產(chǎn)品判為不合格，不得再次提交驗收。