压电陶瓷参术.ppt

一 实验目的 二 实验原理 三 实验步聚 四注意事项 五讨论分析 一 实验目的 1．掌握压电陶瓷性能参数的测试方法。 2．测量压电陶瓷的谐振频率f，和反谐振频率f，并由此算出机电耦合系数kp、k31。 3．测量谐振阻抗|Zm|和机械品质因素Qm。 4．测试频率常数。 二 实验原理 　　　常利用压电陶瓷材料的谐振特性作压电器件。因为陶瓷片是一弹性体，存在固有谐振频率，当外界作用的频率等于谐振频率时，陶瓷片就产生机械谐振，谐振时振幅最大，弹性能量也最大。陶瓷片有压电效应，因此，可采用输入电讯号的方法，利用逆压电效应，是陶瓷片产生机械振动，而陶瓷片的机械振动又可利用正压电效应而输出电信号，从而可制成压电振子。 图一 ?型网络传输法测试线路 　　将压电振子（经极化工艺处理的压电陶瓷片）接入一特定的传输网络中（如图一A、B两点），外加一定的信号电压给压电振子，并逐步改变电压频率，当频率调到某一数值时，压电振子产生谐振。此时振子阻抗最小，输出电流最大，以表示最小阻抗（或最大导纳）的频率。当频率继续增大到另一频率时，振子阻抗最大，输出电流最小，以表示最大阻抗（或最小导纳）的频率。我们把阻抗最小的频率近似作为谐振频率，阻抗最大的频率近似作为反谐振频率。 图二 等效电路 　　将压电振子在谐振频率附近的参数和特性用一相应电路的参数和特性来表示，这个电路称为电振子的等效电路。 L1——动态电感。 C1——动态电容。 R1——动态电阻（或串联谐振电阻） C0——并联电容（或静态电容） 　　压电陶瓷材料的机电耦合系数是综合反映压电陶瓷材料性能的参数，是衡量材料压电性能好坏的一个重要物理量。它反映了压电陶瓷材料的机械能与电能之间的耦合效应。通过谐振频率和反谐振率（如果较小的话）可直接计算。 　　知道了材料的频率常数，就可以根据所要求的频率来确定压电振子的尺寸。 用代替法测出|Zm|，并由Zm计算机械品质因素Qm R1—等效电阻|Zm|，单位是? CT—为低频电容（用低频电桥测得） 对于圆形的薄陶瓷片（D/t10），圆片径向扩张振动，则 为试样电极直径（m）； 为试样厚度（m）； 三 实验步聚 1．fr、fa的测量 把压电振子接入测试线路的A、B两点如（图一），终端电阻接1k?或5.1?（拨K2 波段开关），K1拨到样品挡，调节讯号发生器从低频到高频，使超高频电压表指示最大。此时电子计数频率计上的读数，即为谐振频率。拨开K2，使终端电阻接到1k处，继续增大信号发生器的频率，使高频电压表指示最小，此时数字频率计上指示的频率，即为反谐振频率。 2．谐振阻抗|Zm|的测量。 把波段开关K1拨到C处，也就是用无感电阻替代了压电振子。K2拨回到1k?或5.1?处（与测相同）调节信号发生器到谐振振频率处，改变电阻箱阻值，使超高频率电压表指示与替代前接压电振子完全相同（拨动K1电压表指示不变），此时电阻箱的阻值，即为谐振阻抗|Zm|。 3．用电容电桥测出样品的CT。 4．用游标卡尺测出样品D、t。 5．更换样品（更换时要轻轻夹放）重复以上操作。 四 注意事项 信号发生器在开机前，应将输出细调电位器旋至最小，开机后过载指示灯熄灭后，再逐渐加大输出幅度。面板上的六挡按键开关，用作波段的选择，根据所需频率，可按下相应的按键开关，然后再用按键开关上方的三个频率扭按十进制原则细调到所需频率。 当输出旋扭开得较大，过载指示灯亮，表示输出过载，应减小输出幅度。如果指示灯一直亮。应停机检查故障。 五 讨论分析 1．这次实验中影响测量精度的因素有哪些？ 2．Qm对测量fr、fp、Kp和K31数据有何影响？ * 传输法测试压电陶瓷参数 * * * * *