实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
实验2压电陶瓷特性及振动的干涉测量
——压电常数
实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
3. 压电陶瓷振动特性的研究
正弦信号的频率反映了振动
光电信 号(V)
A
的速度；
三角波一个周期内包含的正
驱动电 压(V)
弦波周期数量反映了振幅。
光电探头
R
G
激光器
1
时间 t(s)
提取信号
时间 t(s)
扩束镜 示
压电陶瓷附件波2T器分束镜反射
镜
反射镜
驱动 电压
驱动 电源
实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
1. 压电陶瓷特性
l l0 a V
l0
3
——压电常数
1
2
图1 实验用的圆管形压电陶瓷
实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
2. 干涉法测量压电常数
l l0 a V
l0
a l V l0
l n 2
a n 2l0 V
压电陶瓷测量原理
压电陶瓷及其测量原理近年来,压电陶瓷得研究发展迅速,取得一系列重大成果,应用范围不断扩大,已深入到国民经济与尖端技术得各个方面中,成为不可或缺得现代化工业材料之一。
由于压电材料得各向异性,每一项性能参数在不同得方向所表现出得数值不同,这就使得压电陶瓷材料得性能参数比一般各向同性得介质材料多得多。
同时,压电陶瓷得众多得性能参数也就是它广泛应用得重要基础。
(一)压电陶瓷得主要性能及参数(1)压电效应与压电陶瓷在没有对称中心得晶体上施加压力、张力或切向力时,则发生与应力成比例得介质极化,同时在晶体两端将出现正负电荷,这一现象称为正压电效应;反之,在晶体上施加电场时,则将产生与电场强度成比例得变形或机械应力,这一现象称为逆压电效应。
这两种正、逆压电效应统称为压电效应。
晶体就是否出现压电效应由构成晶体得原子与离子得排列方式,即晶体得对称性所决定。
在声波测井仪器中,发射探头利用得就是正压电效应,接收探头利用得就是逆压电效应。
（2）压电陶瓷得主要参数1、介质损耗介质损耗就是包括压电陶瓷在内得任何电介质得重要品质指标之一。
在交变电场下,电介质所积蓄得电荷有两种分量:一种就是有功部分(同相),由电导过程所引起;另一种为无功部分(异相),由介质弛豫过程所引起。
介质损耗就是异相分量与同相分量得比值,如图1 所示,为同相分量,为异相分量,与总电流I 得夹角为,其正切值为其中ω为交变电场得角频率,R 为损耗电阻,C 为介质电容。
图1 交流电路中电压电流矢量图(有损耗时)2、机械品质因数机械品质因数就是描述压电陶瓷在机械振动时,材料内部能量消耗程度得一个参数,它也就是衡量压电陶瓷材料性能得一个重要参数。
机械品质因数越大,能量得损耗越小。
产生能量损耗得原因在于材料得内部摩擦。
机械品质因数得定义为:机械品质因数可根据等效电路计算而得式中为等效电阻(Ω), 为串联谐振角频率(Hz), 为振子谐振时得等效电容(F),为振子谐振时得等效电感。
压电陶瓷实验报告
压电陶瓷微位移性能测量实验报告一、实验目的：1、了解压电陶瓷的性能参数；2、了解电容测微仪的工作原理，掌握电容测微仪的标定方法；3、掌握压电陶瓷微位移测量方法；二、实验仪器：电容测微仪一台：型号JDC-2000测微台架一台：型号BCT－5C，斜度1:50直流调压器一台：电压量程（0～300V）标定平铁板一块压电陶瓷管一根三、实验原理：（一）利用测微台架标定电容测微仪在测微台架的台架上放置一金属平板，将电容测微仪探头用测微台架夹紧，使探头的端面与平板平行，见图1，移动测微台架的旋钮，分别读出测微仪移动示值和电容测微仪的示值。
这样得到一组数据即可对电容测微仪进行标定。
图1 电容侧微仪标定原理图（二）用标定后的电容测微仪测量压电陶瓷管的线性度在电容测微仪的线性区（对应机械标定仪的某个位置），通过可调直流电源按一定间隔改变直流电压（见图2），分别对压电陶瓷加压，使之分别产生轴向变形（见图3）和弯曲变形（见图4），从而得到压电陶瓷的伸长与偏转量与施加其上的电压的关系。
图2 可调高压电源图3 测压电陶瓷轴向伸缩图4测压电陶瓷侧向弯曲四、实验步骤（一）标定电容测微仪的线性度１、实验前，了解实验原理及其实验注意事项，并检查实验仪器是否齐全。
２、使用仪器前，将传感器端面与被测物（标定平铁板）表面用汽油认真清洗干净，以清洗掉杂质及灰尘微粒；而后将电源线和传感器与电缆分别连接好并拧紧。
３、将标定平铁板安放在测微台架的台架上，而后用夹具将电容传感器探头夹紧，接着上下调整探头使探头与标定平铁板距离接近测量区。
４、为便于进行数据分析，可将测微台架示值调至某一合适值，并将电容测微仪示值调零，而后进行实验；实验采用一人细调（等间距）测微台架，另一人记录的方式，为了标定线性区，测定线性误差，调值采用先等间距调至140μm，再等间距调回的方法。
（为了节约时间，调值范围为0～140μm，调值间距为5μm，共计读29个数。
）５、实验完成后，调整测微台架使探头远离标定平板到合适位置，取下标定平板（并估算找出电容测微仪的线性工作区，我们找的较为好的线性工作区是0～100μm）以进行压电陶瓷的性能及其微位移测量的实验。
对压电陶瓷微振动干涉测量装置的研究
干涉计量技术是以波长为单位 的非接触精密测量方法 ， 具有极其广泛 的应用范 围， 其检测精度可达 ×
１－以上， ０ ２ 且有很高的测量重复性． 该方法可实现对长度、 距离、 、 位移 振动和运动速度等物理量的高精度非接
触测量． 干涉测量基于光波叠加原理 ， 在干涉场中产生亮暗交替的干涉条纹 ， 通过分析条纹 的运动状况来获取被
ｏ ｓｒｅ ｎ ａｕｏ ｉ ｅ ｍｅ ｏ ｆ ｌｌ ｎｅ ｅｏ ｔｙ Ｂａｅ ｎ ｔｅ ｏ ｎｅ ｄ ｔ ｒ ｏ ｉｇｅ ｈｐ Ｍｉｙ ｃ ， ｔｅ ｂ ｅｖ ｄ ａ ｄ ｍｅ ｒｄ ｗ ｔ ｔ ｔ ｄ ｏ ｓ ｓ ｈ ｈ ｈ ￣ｒ ｉｔｆ ｒｍｅｒ． ｓ ｄ ｏ ｃｕ ｔｒ ａ ｍｅ ｆ ｓｎ ｌ ｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｈ ｈ ｎ ｉ
对 压 电陶瓷微振动干涉测量 装置 的研究
吴寿 强
（ 闽江学院物理学与电子信息工程系， 福建 福州 ３００ ） ５ １８
摘要 ： 采用激光干 涉的方法 ， 电陶瓷的压 电特性进行 观察和测量． 对压 主要是 对压 电陶瓷的振动 幅度和驱动信号周期进行测量
计算． 采用单片机鳊程计 时计数， 算驱动 时间 ｔ 计 和干涉条纹移动数 目ｍ， 蝙程 算 法求出压 电陶瓷位 移， 再 最后将 测量计 算值送
测量的有关信息． 将相干光源出射的光束分为两束 ， 一束投射至参考反射镜 ， 并将其反射光作为参考光； 另一束投射至被 测反射镜 ， 并用其反射光作为检测光； 再用一分光棱镜使参考光与检测光重合 ， 产生干涉． 所形成 的干涉场 的
光强分布为： Ｉｘ） ＿ （ ，） （，）２／ｒ ，） （，）ｏ ｘ ）［ （，）， ） ｙ ＋ ％Ｉ ｘｙＩ ｘｙ ｃｓ ，）］ ， ， ， （ ｔ ￣（ ，
材料测试方法举例——压电陶瓷
材料测试方法举例——压电陶瓷压电陶瓷是一种能够产生压电效应的陶瓷材料，具有压电、电致伸缩和压电声发射等特性。
为了评估压电陶瓷的性能和质量，需要进行一系列的材料测试方法。
下面是针对压电陶瓷的几种常用测试方法举例，供参考。
1.压电常数测试：压电常数是评价压电陶瓷的重要指标之一，用于描述材料对外力作用下电荷产生的比例关系。
测试之前，首先需将压电陶瓷样品制成规定的尺寸，然后通过设备施加压力，测量在不同压力下的电荷大小，进而计算压电常数。
常用的测试方法包括电荷常数法、弯曲法和悬臂梁法等。
2.电机械耦合系数测试：电机械耦合系数是反映压电陶瓷在电场作用下的振动和机械功率输出之间关系的指标。
测试时，将压电陶瓷样品固定在振动台上，通过施加电压激励材料振动，测量振动的频率和幅值，然后计算电机械耦合系数。
3.管路声发射测试：压电陶瓷可以应用于声发射传感器，用于检测管路中的泄漏或其他故障。
测试时，将压电陶瓷传感器安装在管路上，并进行正常运行的测试过程。
通过监测传感器产生的压电信号变化，可以识别管路中是否存在泄漏或故障。
4.微观结构分析：压电陶瓷的微观结构对其性能具有重要影响，因此需要进行微观结构分析。
常用的方法包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等。
通过这些技术，可以观察到材料的晶粒结构、晶格畸变和缺陷等信息，从而评估材料的质量和性能。
5.稳态和瞬态性能测试：为了确定压电陶瓷的稳态和瞬态性能，需要进行相应的测试。
稳态性能测试主要包括电压-位移曲线测试和电压-电荷曲线测试，通过施加不同的电压并测量相应的位移或电荷，来评估材料对电场刺激的响应。
瞬态性能测试主要包括步进响应测试和冲击响应测试，通过输入瞬态电压或冲击信号，测量材料的响应时间和能量转换效率。
上述仅是压电陶瓷测试方法的一小部分举例，实际测试方法应根据具体应用和需求进行选择和设计。
测试方法的选取应考虑准确性、重复性、可靠性和可操作性等因素，以确保对压电陶瓷材料进行准确全面的评估。
压电陶瓷测量原理
压电陶瓷测量原理1. 引言压电陶瓷是一种特殊的材料，具有压电效应，即在施加压力或电场时能够产生电荷分布和电势差。
压电陶瓷广泛应用于传感器、压力计、振动器等领域。
本文将详细介绍压电陶瓷的测量原理及其应用。
2. 压电效应压电效应是指在压电材料中，当施加外力或电场时，会产生电荷分布和电势差。
这种效应是由于压电材料的晶格结构具有非对称性，导致电荷分布不均匀。
常见的压电材料包括压电陶瓷、压电晶体等。
3. 压电陶瓷的结构与特性压电陶瓷由多种金属氧化物组成，具有良好的压电性能。
它的结构通常由晶粒和孔隙组成，晶粒之间通过晶界连接。
这种结构使得压电陶瓷具有较高的压电系数和较低的机械损耗。
4. 压电陶瓷的测量原理压电陶瓷的测量原理基于压电效应。
当施加压力或电场时，压电陶瓷会发生形变，并产生电荷分布和电势差。
通过测量电荷分布或电势差的变化，可以间接获得施加的压力或电场的大小。
4.1 压力测量原理在压力测量中，将压电陶瓷固定在一个支撑结构上，施加外力使其发生形变。
由于压电效应，形变会导致电荷分布和电势差的变化。
通过测量电荷分布或电势差的变化，可以计算出施加的压力。
4.2 电场测量原理在电场测量中，将压电陶瓷放置在一个电场中，施加电压使其发生形变。
同样地，形变会导致电荷分布和电势差的变化。
通过测量电荷分布或电势差的变化，可以计算出施加的电场强度。
5. 压电陶瓷的应用压电陶瓷具有广泛的应用领域，以下列举几个常见的应用：5.1 压力传感器利用压电陶瓷的压电效应，可以制造高精度的压力传感器。
通过测量压电陶瓷的电荷分布或电势差的变化，可以准确测量压力的大小。
5.2 振动器压电陶瓷可以用作振动器，例如在手机中的蜂鸣器。
施加电压时，压电陶瓷会发生形变，产生声音。
5.3 压电陶瓷马达压电陶瓷马达是一种利用压电效应产生的振动力来驱动的马达。
它具有体积小、重量轻、响应速度快等优点，广泛应用于精密仪器和医疗设备中。
6. 结论压电陶瓷是一种特殊的材料，具有压电效应。
压电陶瓷振动原理
压电陶瓷振动原理嗨，朋友们！今天咱们来聊一聊特别神奇的压电陶瓷振动原理。
这可不是什么枯燥的学术内容哦，就像揭开一个超级神秘的魔术背后的秘密一样有趣。
我有个朋友叫小李，有一次他看到一个小小的压电陶瓷元件，在通上电流之后就开始振动起来，他那眼睛瞪得老大，嘴巴张得能塞下个鸡蛋，惊讶地说：“这小玩意儿怎么就动起来了呢？简直就像有魔法一样！”我就笑着跟他讲，这里面可有着科学的门道呢。
压电陶瓷，首先它是一种陶瓷材料。
那陶瓷大家都熟悉吧？家里的碗啊、花瓶啊，很多都是陶瓷做的。
可是这压电陶瓷和普通陶瓷可大不一样。
它有一种特别神奇的特性，就是压电效应。
啥是压电效应呢？简单来说，就像是陶瓷有了一种特殊的感应能力。
当我们给压电陶瓷施加压力的时候，它的两端就会产生电荷。
这就好比是你挤压一个海绵，海绵里就会挤出东西来，不过这里挤出的是电荷。
反过来呢，如果我们给压电陶瓷加上电压，它就会发生形变，从而产生振动。
这是不是很神奇？就好像陶瓷能听懂电的语言，电让它动，它就动。
我再给你打个比方啊。
这压电陶瓷就像一个超级听话的小机器人，电压就是它的指令。
你给它一个指令，它就按照指令做出动作。
这个动作就是振动。
那这个振动是怎么发生的呢？当电压作用在压电陶瓷上的时候，陶瓷内部的晶体结构就开始发生变化。
这晶体结构就像一个小小的建筑，里面的原子啊、离子啊就像是建筑里的小砖块。
电压一来，这些小砖块的排列就开始重新调整。
这种调整可不是悄无声息的，它就带来了整个陶瓷的形变，然后就产生了振动。
咱们再说说这振动有啥用。
我另一个朋友小王是搞电子设备的。
他就告诉我，压电陶瓷的振动在很多地方都发挥着大作用。
比如说在手机里，压电陶瓷振动可以作为一种新型的振动马达。
你想啊，以前的手机振动总是那种嗡嗡嗡的感觉，比较单调。
有了压电陶瓷振动，它可以产生更加细腻、丰富的振动模式。
像不同的消息提示，就可以用不同的振动方式，就好像是给每一种消息都配上了独特的“敲门声”。
还有在超声波设备里，压电陶瓷振动也很厉害。
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。
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激光器
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实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
3. 压电陶瓷振动特性的研究
正弦信号的频率反映了振动 的速度；
三角波一个周期内包含的正 弦波周期数量反映了振幅。
光电信 A 号(V) 时 间 t(s)
驱动电 压(V)
光电探头 提取信号
时 间 t(s)
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扩束镜 压电陶瓷附件 示 波 器 驱动 电压 驱动 电源
实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
1. 压电陶瓷特性
l l0 V a l0
3
——压电常数
Hale Waihona Puke 12图1 实验用的圆管形压电陶瓷
实验2 压电陶瓷特性及振动的干涉测量
2. 干涉法测量压电常数
l l0 V a l0
——压电常数
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