压电陶瓷元件蜂鸣片的测试方法.
蜂鸣片检验标准
珠海市蔚科电子科技开发有限公司
类型
文件名 称
IQC检验指导书 蜂鸣片检验标准
制定部 门
IQC
文件编 号
CHERUB-IQC-BC002
制定日 期
2014/10/27
A√
版次
页
码 2--2
相关联 NO.
N/A
改定日 期
B
六.检验内容
6.1外观检验
6.1.1 振动膜不能有破损、破裂、压凹现象.
6.1.2 磁铁不能松动、脱落、破损.
铜基片
6.2.1用卡尺测量其直径、高度、磁铁大小应与样品或规格图纸要求相符,不能超出误差范围
6.3电器性能测试
6.3.1用型号发生仪检查蜂鸣片发出的声音是否与样品一致；用电桥检查蜂鸣片电阻值是否符合规格书要求.
6.4 焊锡测试
6.4.1用电烙铁、导线焊锡每个焊点焊锡停留时间三秒，自然冷却60秒，然后检验导线是否松脱. 6.5包装检验
6.5.1蜂鸣片焊锡的方向需要一致.
镀银压电 陶瓷涂层
6.5.2外包装及内托不能有严重变形破损现象.
批准
审核 制定人 齐斌
第2页
6.1.3 焊盘是否氧化、松脱、铆钉是否松动. 6.1.4 支架是否氧化、有锈斑. 6.1.5 磁铁不能有铁沫,防尘盖不能贴歪、松脱,字符标识应清晰.
表面完整、脏污、 划伤、变形、等缺
陷
6.1.6 金属片、陶瓷片表面不能有严重油污、氧化、锈斑等.
6.1.7 金属片不能变形、陶瓷片破损或破裂.
6.1.8 金属片与陶瓷片压合不紧,不能有裂缝. 6.2尺寸检验
4.5检验方式：目视检查,信号发射仪，电桥（电阻值） 。
五.检验步骤、取样要求
压电陶瓷元件蜂鸣片的测试方法
压电陶瓷元件蜂鸣片的测试方法
1、串联谐振频率fs、并联谐振频率fp、等效电阻R1和一次泛音频率fs1、三次泛音频率fs3常用传输线法测量，其电路如下：
左图Π型网络测量中样品两端的信号幅度变化较小，网络中的干扰较小，但是Π型网络测量必须为恒压条件，对于测量R1 较低的串联谐振频率fs 材料测量精度较低,而且必须满足RI/ RT1≥10，RT2<<R1；测量并联谐振频率FP时RT2≈1KΩ～2KΩ。
右图恒流测试网络可以测量R1较低的串联谐振频率fs（最大导纳谐振频率fm）,测量时高次谐波影响较大，因此对信号源的谐波失真度要求较高。
RT3/R1≥100 RT3≈200Ω～3KΩ。
可以在串联谐振频率fs下用高频电阻箱的电阻替代样品测量等效电阻R1。
2、自由电容CT和介质损耗角正切(tgδ)可以用电容电桥直接读出CT 和tgδ。
3、纵向压电应变常数d33的测量：
压电应变常数d33可以采用传输线法测量fs、fp 和CT，用
来计算，也可以用静态法直接测量，在样品上并联大电容量电容，施加纵向力压缩样品，用静电表读出静电压，依据压电方程：
得
测量需要满足下列条件：
1、电学短路边界条件，即E恒定；
2、试样仅沿极化方向受力；
3、尽量使压力与应变呈线行关系；
4、受力面积与极化面积相同。
有一种准静态d33测量仪也可以较准确的测量d33。
压电式无源蜂鸣器 测试方法
压电式无源蜂鸣器测试方法压电式无源蜂鸣器是一种常见的电子元件，通常用于给电子设备添加声音提示功能。
它由压电陶瓷材料和驱动电路组成，当施加电压时，压电陶瓷材料会产生振动从而发出声音。
为了保证蜂鸣器的品质和性能，需要进行一系列的测试方法。
一、外观检查：首先，对压电式无源蜂鸣器进行外观检查。
要检查蜂鸣器的外观是否完整，是否有裂纹、划痕或其他损伤。
同时还要检查连接线是否焊接良好，是否有松动或疏水等现象。
二、电气参数测试：在进行电气参数测试时，需要使用测试仪器和工具，如万用表、示波器等。
主要测试的电气参数包括工作电压、工作电流、峰值声压、共振频率等。
1. 工作电压测试：使用万用表或电压表测量蜂鸣器的工作电压。
通常，蜂鸣器的工作电压在2V至12V之间。
2. 工作电流测试：使用万用表或电流表测量蜂鸣器的工作电流。
工作电流是指蜂鸣器当正常工作时所消耗的电流。
3. 峰值声压测试：使用声压计或振动测试仪测量蜂鸣器产生的最大声压级。
峰值声压是指蜂鸣器在最高工作电压下所产生的声压级。
4. 共振频率测试：使用示波器和信号发生器，施加测试信号后观察蜂鸣器的共振频率。
共振频率是指蜂鸣器振动时最高的频率。
三、声音测试：声音测试是对蜂鸣器发出声音的质量和音调进行测试。
通常有以下两个方面的测试：1. 音色测试：通过观察和听觉判断，测试蜂鸣器发声的音色是否正常，是否符合产品规格要求。
2. 声音强度测试：使用声压计来测量蜂鸣器发出的声音强度。
声音强度是指单位面积上蜂鸣器发出的声音的能量大小。
四、环境适应性测试：环境适应性测试是为了测试蜂鸣器在不同环境条件下的性能和可靠性。
常见的测试项目包括：1. 高温试验：将蜂鸣器放置在高温环境下，通常是在60℃至100℃的温度范围内，观察蜂鸣器是否正常工作。
2. 低温试验：将蜂鸣器放置在低温环境下，通常是在-20℃至-40℃的温度范围内，观察蜂鸣器是否正常工作。
3. 湿热试验：将蜂鸣器放置在高温高湿环境下，通常是在40℃至60℃、相对湿度为90%至95%的条件下，观察蜂鸣器是否正常工作。
压电陶瓷蜂鸣片检查基准(20080715)
修订版次修订日期修订记事修订确认承认受控印章生效日期1 A0 2008-07-15 初版做成熊伟2008-08-011. 范围：本标准规定了压电陶瓷蜂鸣片（以下简称蜂鸣片）的检验项目、方法、条件以及判定规则等。
本标准适用我公司所使用的所有系列的压电陶瓷蜂鸣片。
2. 引用标准：本标准直接或间接地引用了以下标准条文，通过在本标准中引用而构成的本标准的条文。
本标准发行时，所示版本均为有效。
但对于引用条文的标准有变更时，通常应采用下列标准的最新版本的最新规定。
SJ/T10709-1996---压电陶瓷蜂鸣片总规范 [电子行业标准代替SJ2780-87]GB3389.1-82------压电陶瓷材料性能测试方法 [常用名词术语]3. 定义：本标准中采用的术语和定义应符合GB3389.1的规定。
4. 检查项目、方法、条件及判定4.1 外观检查在标准的光源下采用目视的方法或利用不同倍率的放大镜对下述外观项目进行确认：4.1.1 表面划伤：对于金属基片或是银浆层，在不影响电气特性的前提下，面积不超过 1.0mm2;深度不超过0.1mm;4.1.2 裂纹：对于压电陶瓷片层或金属基片不允许有任何可见的裂纹；4.1.3 褶皱：对于银浆层褶皱，距离1ft、45度角目视明显可看到的不允许；4.1.4 银浆层起泡或是凸起:在不影响电气特性的前提下，面积不超过1.0mm2;高度不超过0.3mm;4.1.5 压电陶瓷片脱落：在不影响电气特性的前提下，面积不超过0.3mm2;4.1.6 银浆印刷：银层均匀覆盖压电陶瓷片表面，漏印面积率不超过总面积的2%，银层表面层银灰偏白颜色，表面发黑或是氧化程度影响焊接者不许可；4.1.7 导线外观：用10倍左右的放大镜检查有无导线断股的情况，对于股数为5-9股的导线断股数不超过1股，股数为10-15股的导线断股数不超过2股，股数超过15股的导线断股数不超过3股；导线埋入锡点的结合部不可有松动，明显分层迹象；导线的规格（长度、脱线长度、镀锡处理、股数、线径，UL或JET或FM或CE认证）必须符合图纸规定或是承认样品；4.1.8 焊点外观：焊接的锡点要求光洁、发亮，不允许拉锡尖，锡渣堆积和包锡；4.1.9 材质确认：金属基片必须符合图纸指定要求，并注意铜基片、不锈钢基片的鉴别。
蜂鸣器工作原理介绍及并联电阻原理
蜂鸣器工作原理介绍及并联电阻原理目前市场上广泛使用的蜂鸣器有电磁式与压电式，我司使用的蜂鸣器以压电式为主。
压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器，压电蜂鸣片（以压电陶瓷为主，如下图所示），阻抗匹配器及共鸣箱，外壳等组成。
其主要原理是以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的震动而发声。
压电蜂鸣片压电陶瓷其实是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。
所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波振动那样小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，便会产生电位差，这是正压电效应。
反之，施加激励电场或电压，介质将产生机械变形，产生机械应力，称逆压电效应。
如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。
而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。
也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。
压电式蜂鸣器就是运用其将电能转换问机械能的逆压电效应。
压电蜂鸣器的主要应用电路如下图所示，R为阻抗匹配电阻。
当脉冲信号为高电平时，通过三级管导通，则在蜂鸣器两端形成一个VDC的电压，使压电陶瓷产生形变。
当脉冲信号为低电平时，通过三极管关断。
此时压电陶瓷形变复原，则在其两端产生一个由机械能转换为电能的电压，此时的电压需要通过阻抗匹配电阻进行释放，从而可使蜂鸣器产生一个稳定频率的声音信号。
如下图所示，幅值与VDC相等，频率与芯片控制端口频率相等。
蜂鸣器端口信号主控芯片端口信号R=1K时蜂鸣器两端信号蜂鸣器两端，以及当R=1K时，其等效电容的放电时间为46us蜂鸣器两端，以及当R=100Ω时，其等效电容的放电时间为6.8us蜂鸣器两端，以及当R=10K时，其等效电容不能完全放电完成定的电压，大小与VDC相等，具体如下图所示：而阻抗匹配器阻值的选取，推荐值为R=VDC*100Ω，我司蜂鸣器两端的电压为10V~12V,因此选取阻值为R=10*100Ω=1000Ω=1KΩ.现就目前我司使用的一款PA-2220B03为例进行说明：其内部等效电路如下图所示：1.SPECIFICATIONS (规格)Part No. PA-2220B03Item (项目) Specifications [规格] Conditions[条件] Operating voltage (Vp-p)工作电压1~25Vp-pMin Sound Pressure Level 最小输出声压min 85dBAt 2000Hz/9Vp-p SquareWave/10cmResonant Frequency (Hz)额定频率2.0±0.3kHz Operating Temperature (℃)工作温度-20~+70 Storage Temperature (℃)储存温度-30~+80Case Material/Color 外壳材料及颜色PPO/Black (聚苯醚，黑色) 阻燃等级：V0Weight (g)重量2.5g2.DIMENSIONS (尺寸)Unit: mm 未注公差:±0.53.FREQUENCY AND VOLTAGE RESPONSE (频率曲线图)蜂鸣器声级与驱动电压的关系，接近线性关系：4.TEST METHOD(测试方法)SOUND PRESSURE LEVEL,CONSUMPTION(声压测试线路图) TEST CIRCUIT (测试电路)5.RELIABILITY TEST (可靠性试验项目)6.以上面测试电路为例，通过计算可知匹配电阻的取值范围，假设三极管放大倍数为200，控制频率为2KHz ，控制电压为5V ，三极管基极限流电阻为1K Ω，蜂鸣器的等效电容为25000PF 。
压电陶瓷蜂鸣片检查基准(20080715)
修订版次修订日期修订记事修订确认承认受控印章生效日期1 A0 2008-07-15 初版做成熊伟2008-08-011. 范围：本标准规定了压电陶瓷蜂鸣片（以下简称蜂鸣片）的检验项目、方法、条件以及判定规则等。
本标准适用我公司所使用的所有系列的压电陶瓷蜂鸣片。
2. 引用标准：本标准直接或间接地引用了以下标准条文，通过在本标准中引用而构成的本标准的条文。
本标准发行时，所示版本均为有效。
但对于引用条文的标准有变更时，通常应采用下列标准的最新版本的最新规定。
SJ/T10709-1996---压电陶瓷蜂鸣片总规范 [电子行业标准代替SJ2780-87]GB3389.1-82------压电陶瓷材料性能测试方法 [常用名词术语]3. 定义：本标准中采用的术语和定义应符合GB3389.1的规定。
4. 检查项目、方法、条件及判定4.1 外观检查在标准的光源下采用目视的方法或利用不同倍率的放大镜对下述外观项目进行确认：4.1.1 表面划伤：对于金属基片或是银浆层，在不影响电气特性的前提下，面积不超过 1.0mm2;深度不超过0.1mm;4.1.2 裂纹：对于压电陶瓷片层或金属基片不允许有任何可见的裂纹；4.1.3 褶皱：对于银浆层褶皱，距离1ft、45度角目视明显可看到的不允许；4.1.4 银浆层起泡或是凸起:在不影响电气特性的前提下，面积不超过1.0mm2;高度不超过0.3mm;4.1.5 压电陶瓷片脱落：在不影响电气特性的前提下，面积不超过0.3mm2;4.1.6 银浆印刷：银层均匀覆盖压电陶瓷片表面，漏印面积率不超过总面积的2%，银层表面层银灰偏白颜色，表面发黑或是氧化程度影响焊接者不许可；4.1.7 导线外观：用10倍左右的放大镜检查有无导线断股的情况，对于股数为5-9股的导线断股数不超过1股，股数为10-15股的导线断股数不超过2股，股数超过15股的导线断股数不超过3股；导线埋入锡点的结合部不可有松动，明显分层迹象；导线的规格（长度、脱线长度、镀锡处理、股数、线径，UL或JET或FM或CE认证）必须符合图纸规定或是承认样品；4.1.8 焊点外观：焊接的锡点要求光洁、发亮，不允许拉锡尖，锡渣堆积和包锡；4.1.9 材质确认：金属基片必须符合图纸指定要求，并注意铜基片、不锈钢基片的鉴别。
压电陶瓷片的功能和检测方法
压电陶瓷片的功能和检测方法
压电陶瓷片是一种结构简单、轻巧的电声器件，因具有灵敏度高、无磁场散播外溢、不用铜线和磁铁、成本低，耗电少、修理方便、便于大量生产等优点而获得了广泛应用。
适合超声波和次声波的发射和接收，比较大面积的压电陶瓷片还可以运用检测压力和振动，工作原理是利用压电效应的可逆性，在其上施加音频电压，就可产生机械振动，从而发出声音。
如果不断对压电陶瓷片施加压力它还会产生电压和电流。
其质量的测试方法如下：
第一种方法：将万用表的量程开关拨到直流电压2.5V挡，左手拇指与食指轻轻捏住压电陶瓷片的两面，右手持万用表的表笔，红表笔接金属片，黑表笔横放陶瓷表面上，然后左手稍用力压一下，随后又松一下，这样在压电陶瓷片上产生两个极性相反的电压信号，使万用表的指针先向右摆，接着回零，随后向左摆一下，摆幅约为0.1一0.15V，摆幅越大，说明灵敏度越高。
若万用表指针静止不动，说明内部漏电或破损。
切记不可用湿手捏压电片，测试时万用表不可用交流电压挡，否则观察不到指针摆动，且测试之前最好用R×10k挡，测其绝缘电阻应为无穷大。
第二种方法：用R×10k挡测两极电阻，正常时应为∞,然后轻轻敲击陶瓷片，指针应略微摆动。
压电陶瓷蜂鸣器驱动试验
压电陶瓷蜂鸣器驱动试验
压电陶瓷蜂鸣器驱动试验
网上找到的一个压电陶瓷蜂鸣器的驱动电路，据说电容可以去掉。
按照上述电路，去掉电容，电阻用了一个750Ω的，I/O输出1kHz方波，结果发现：
（1）压电陶瓷片可以发出声音，不过不是很大声；
（2）用手轻压在压电片上，感觉到很微弱的振动。
（3）不用电阻，直接在I/O与地之间连接压电陶瓷就可以发生振动。
使用三极管8050驱动压电陶瓷片：（已验证）
手头上有一块板子，上面有8050驱动LED的电路，在板子上进行了以下改动，可以驱动压电陶瓷蜂鸣器。
Vcc接一个1000欧姆的电阻，再接到集电极上。
基极接单片机I/O口，I/O 输出100~1000kHz的方波。
发射极直接接地即可。
压电陶瓷的一端接地，另一端接集电极（注意，不是接Vcc）。
上述电路中，当Vcc为+5V时，声音较弱，当Vcc为+12V时，声音较强。
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压电陶瓷元件蜂鸣片的测试方法
1、串联谐振频率fs、并联谐振频率fp、等效电阻R1和一次泛音频率fs1、三次泛音频率fs3常用传输线法测量，其电路如下：
左图Π型网络测量中样品两端的信号幅度变化较小，网络中的干扰较小，但是Π型网络测量必须为恒压条件，对于测量R1 较低的串联谐振频率fs 材料测量精度较低,而且必须满足RI/ RT1≥10，RT2<<R1；测量并联谐振频率FP时RT2≈1KΩ～2KΩ。
右图恒流测试网络可以测量R1较低的串联谐振频率fs（最大导纳谐振频率fm）,测量时高次谐波影响较大，因此对信号源的谐波失真度要求较高。
RT3/R1≥100 RT3≈200Ω～3KΩ。
可以在串联谐振频率fs下用高频电阻箱的电阻替代样品测量等效电阻R1。
2、自由电容CT和介质损耗角正切(tgδ)可以用电容电桥直接读出CT 和tgδ。
3、纵向压电应变常数d33的测量：
压电应变常数d33可以采用传输线法测量fs、fp 和CT，用
来计算，也可以用静态法直接测量，在样品上并联大电容量电容，施加纵向力压缩样品，用静电表读出静电压，依据压电方程：
得
测量需要满足下列条件：
1、电学短路边界条件，即E恒定；
2、试样仅沿极化方向受力；
3、尽量使压力与应变呈线行关系；
4、受力面积与极化面积相同。
有一种准静态d33测量仪也可以较准确的测量d33。