温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法与制作流程
压电陶瓷电特性测试与分析
摘要：通过对压电陶瓷器件进行阻抗测试可得到压电振子等效电路模型参数与谐振频率。
通过对压电陶瓷器件电容值、温度稳定性、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析后可知：压电陶瓷器件电特性符合一般电容器特点，所用连接线材在较低频率下寄生电容不明显，在常温下工作较稳定，厚度较厚的产品绝缘性和可靠性指标较好。
关键词：压电陶瓷；等效电路模型；电特性；可靠性0 引言压电陶瓷(Piezoelectric Ceramics，PZT)受到微小外力作用时，能把机械能变成电能，当加上电压时，又会把电能变成机械能。
它通常由几种氧化物或碳酸盐在烧结过程中发生固相反应而形成，其制造工艺与普通的电子陶瓷相似。
与其他压电材料相比，具有化学性质稳定，易于掺杂、方便塑形的特点[1]，已被广泛应用到与人们生活息息相关的许多领域,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。
利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热释电性可制作人体红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存贮，显示或开关用的电控光特性器件。
通过物理或化学方法制备的PZT、PLZT等铁电薄膜，在电光器件、非挥发性铁电存储器件等有重要用途[2-5]。
为了保护生态环境，欧盟成员国已规定自2006年7月1日起，所有在欧盟市场上出售的电子电气产品设备全部禁止使用铅、水银、镉、六价铬等物质。
我国对生态环境的保护也是相当重视的。
因此，近年来对无铅压电陶瓷进行了重点发展和开发。
但无铅压电陶瓷性能相对于PZT陶瓷来说，总体性能还是不足以与PZT陶瓷相比。
因此，当前乃至今后一段时间内压电陶瓷首选仍将是以PZT为基的陶瓷。
本文将应用逆压电效应以压电陶瓷蜂鸣片为例进行阻抗测试、电容值、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析。
1 测量参数和实验方法依据目前我国现有的关于压电陶瓷材料的测试标准主要有以下：GB/T 3389-2008 压电陶瓷材料性能测试方法GB/T 6427-1999 压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法GB/T 16304-1996 压电陶瓷电场应变特性测试方法GB 11387-89 压电陶瓷材料静态弯曲强度试验方法GB 11320-89 压电陶瓷材料性能方法（低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试）GB 11312-89 压电陶瓷材料和压电晶体声表面波性能测试方法GB 11310-89 压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试压电陶瓷蜂鸣片由一块两面印刷有电极的压电陶瓷板和一块金属板（黄铜或不锈钢等）组成。
压电陶瓷的压电原理及制作工艺
混 合
预 烧
粉 碎
成 型
排 胶
测 试
极 化
上 电 极
机 加 工
烧 成
压电陶瓷的制作工艺
•配料（原料的选择和处理）
原料是制备压电陶瓷的基础。选择原料一 般应注意其化学组成和物理状态。
(1) 纯度
对纯度的要求应适度。高纯原料，价格昂 贵，烧结温度高，温区窄。纯度稍低的原料， 有的杂质可起矿化和助熔的作用，反而使烧结 温度较低，且温区较宽。过低纯度原料杂质多， 不宜采用。
•压电陶瓷内部结构（电畴形成）
①c轴方向决定自发极化取向 ②能量最低原则决定畴结构
晶格匹配要求 能量最低要求 晶胞自发极化取向 一致小区的存在 自发极化取向不一 致小区的搭配 晶粒中形成 一定的小区 排列状态— 畴结构
③相结构决定畴壁类型
压电陶瓷的压电原理
•压电陶瓷内部结构（电畴形成）
因为晶粒为四方相时，自发极化取向与原 反应立方相三个晶轴之一平行，所以，相邻两 个畴中自发极化方向只能成90°角或180°角， 相应电畴交界面就分别称为90°畴壁和180° 畴壁。
红外探测计
位移与致动器 激光稳频补偿元件，显微加工设备及光角度，光程长的控制器 存 贮 其它 调制
存贮
显示 非线性元件
光信息存贮器，光记忆器
铁电显示器，声光显示器等 压电继电器等
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷泵
进口
压电陶瓷 换能器
阀 出口
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷喷墨打印
金属片 压电陶瓷 换能器 圆锥形容器 内液层 外墨水池
压电陶瓷极化台
压电陶瓷的用途
压电变压器电警棍
压电陶瓷的用途
压电陶瓷变压器雷 达显示器高压电源
压电陶瓷的压电原理及制作工艺
在强电场的作用下，使陶瓷内部产生电畴， 即压电效应的微观结构。
老炼
在高温和高电压下对极化后的陶瓷进行长时 间的老炼处理，以进一步提高其性能。
05
压电陶瓷的发展趋势与展望
高性能化
高压电电压常数
随着科技的发展，对压电陶瓷的 电压常数要求越来越高，以提高
其转换效率和应用范围。
高机械品质因数
机械品质因数是衡量压电陶瓷性能 的重要参数，提高其数值有助于降 低能量损耗，提高陶瓷的稳定性。源自电学品质因数总结词
电学品质因数反映了压电陶瓷的介电能与机械能之比，是评价其能量转换效率的 重要参数。
详细描述
高品质的压电陶瓷具有较高的电学品质因数，意味着其介电能转换为机械能的效 率高，能量损失小。
非线性效应
总结词
压电陶瓷在极化处理后具有显著的压 电效应和非线性效应。
详细描述
在极化处理后，压电陶瓷的压电常数 会随施加电压的增加而增大，表现出 非线性效应。这种非线性效应使得压 电陶瓷在某些应用中具有更高的性能 表现。
详细描述
压电陶瓷的压电常数、介电常数等性能参数随温度变化较小 ，具有良好的温度稳定性，使其在温度变化的环境中仍能保 持稳定的压电性能。
机械品质因数
总结词
机械品质因数反映了压电陶瓷的机械能与介电能之比，是评价其能量转换效率 的重要参数。
详细描述
高品质的压电陶瓷具有较高的机械品质因数，意味着其机械能转换为介电能的 效率高，能量损失小。
压电方程
压电方程定义
压电方程是描述压电陶瓷在机械力和 电场作用下的关系，是描述压电效应 的数学模型。
常用的压电方程
常用的压电方程包括d33E、g33E等， 其中d33E表示在3方向上施加单位力 时，材料产生的电荷量与施加的电压 之间的关系。
压电陶瓷制备工艺流程
压电陶瓷制备工艺流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help yousolve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts,other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，具有在外加电场或机械应变作用下产生电荷的特性。
压电陶瓷的生产工艺
压电陶瓷的生产工艺压电陶瓷的生产工艺大致与普通陶瓷的生产工艺相似，但压电陶瓷的生产工艺有自己的特点，所以，在此以PZT即Pb（Zr,Ti）03系陶瓮为主，介绍压电陶瓷的必要工序及制作方法。
压电陶瓷的主要工艺流程：配料——球磨——过滤、干燥——预烧——二次球磨——过滤、干燥——过筛——成型——排塑——烧结——精修——上电极——烧银——极化——测试。
Ol原料处理首先，根据化学反应式配料。
所用的原料大多为金属氧化物，少数也可用碳酸盐（预烧时便分解为氧化物）。
为使生成压电陶瓷的化学反应顺利进行，要求原料细度一不超过2μm（平均直径）。
提高原料纯度，有利于提高产品质量，但这个问题不是绝对的，使用纯度较低廉的原料,选择适当的工艺条件，同样可以生产出性能优良的产品。
通常使用转动球磨机或振动球磨机进行原料混合及粉碎。
另外，在生产中往往还使用气流粉碎法，用高压气流的强力破碎作用，使粉料形成雾状，由于不用球石，可以避免杂质混入，而且效率提高。
预烧中的反应过程：预烧过程一般须经过四个阶段：线性膨胀(室温〜400℃),固相反应(400~750o C),收缩(750~850。
C)和晶粒生长(800~900°C以上)o02成型和排塑原料经预烧后，就合成了固溶体化合物。
再经一次粉碎，便可成型。
成型可根据不同的要求采用轧膜、压型或等静压等方式。
成型之前需加入粘合剂。
对轧膜的情况，粘合剂一般是粉料质量的15%~20%,对压型的情况只需加5%左右。
过多的粘合剂会使制品的致密度降低。
成型后生坯中的粘合剂、水分等必须加温排去，称为排塑或排胶。
03烧结排塑后的生坯重新装炉烧结。
影响烧结的因素很多，首先是配方的化学组成，当配方组成中有足够的活动离子时，烧结容易进行。
例如，PZT中错离子活动性差，所以PZT中错含量增加，烧结温度升高，烧结困难。
添加物对改善压电陶瓷性能和压电陶瓷的烧结起很大作用。
"软性〃添加物的共同特点是可以使陶瓷性能往〃软”的方面变化，也就是提高弹性柔顺系数，降低机械品质因子Qm值，提高介电常数，增大介电损耗。
压电陶瓷测试及压电材料相关制作介绍
压电陶瓷测试及压电材料相关制作介绍NBT基陶瓷的极化与压电性能测试2.4.1 NBT基陶瓷的极化1. 试样的制备为对压电陶瓷进行极化和性能测试，烧结后的陶瓷需要进行烧银处理。
烧银就是在陶瓷的表面上涂覆一层具有高导电率，结合牢固的银薄膜作为电极。
电极的作用有两点：（1）为极化创造条件，因为陶瓷本身为强绝缘体，而极化时要施加高压电场，若无电极，则极化不充分；（2）起到传递电荷的作用，若无电极则在性能测试时不能在陶瓷表面积聚电荷，显示不出压电效应。
首先将烧结后的圆片状样品磨平、抛光，使两个平面保持干净平整。
然后在样品的表面涂覆高温银浆（武汉优乐光电科技有限公司生产，型号：SA-8021），并在一定温度干燥。
将表面涂覆高温银浆的样品放入马弗炉进行处理，慢速升温到320~350℃，保温15min以排除银浆中的有机物，快速升温到820℃并保温15min后随炉冷却，最后将涂覆的银电极表面抛光。
附资料压电压片装置：ZJ-D33-YP15压电陶瓷压片机，材料压片机，粉末陶瓷压片机，超导材料压片机，新型能源压片机关键词：压片机，粉末，压片一、产品介绍：ZJ-D33系列型手动压电/材料压片机和电动压电/材料压片机广泛用于新材料，超导，粉末陶瓷，新型电源，建材等领域，可以配合ZJ-3/6/5型压电测试仪和钙铁分析，红外光谱(IR)，X荧光(XRF)分析仪器配套使用，用特定的模具可以压制成各种各样的片,柱及异型体,组合体等进行科学研究，应用非常广泛,使用简单、方便、可靠。
目前是国内高等院校进行自行科学材料研究的重要辅助工具。
二、应用范围：粉末陶瓷压片，新材料压片，超导压片，新型电源，建材压片三、特点：具有快速上压，快速退模，压力高，稳定性好，不漏油，无污染，维修简便四、主要技术资料一、手动型技术参数:压力范围: 0--15T，0-24T，0-30T，0-40T系统压力: 0--25 MPa ( 250Kgf /Cm*Cm )，0--40 MPa ( 400Kgf /Cm*Cm )，0--30 MPa ( 300 Kgf /Cm*Cm )，0--40 MPa ( 400Kgf /Cm*Cm )油缸升程: 0--20 mm，压力稳定性:≤1MPa / 10min运动模式: 带快速预紧.工作空间: 160×160×150 mm外形尺寸: 270×200×450 mm重量: 30 kg二、数显型特点及功能：1、微功耗，准确度高，高清晰度五位数字液晶显示。
压电陶瓷制备与测试实验报告
压电陶瓷制备与测试实验报告一、实验要求1、了解压电陶瓷的基本性能、结构、用途、制备方法。
2、了解压电陶瓷常见的表征方法及检测手段。
3、掌握压电陶瓷材料压电、介电性能等性能测试方法。
4、掌握压电陶瓷的性能分析方法。
二、压电陶瓷材料制备过程主要包括以下步骤：配料-混合-预烧-粉碎-成型-排胶-烧结-被电极-极化-测试。
1、配料：Bi2O3···14.1244113464136 Sc2O3···4.13930659262249 PbO···23.339070300907 TiO2···8.397211760056962、原料选用纯度高、细度小和活性大的粉料，根据配方或分子式选择所用原料，并按原料纯度进行修正计算，然后进行原料的称量。
按化学配比配料以后，使用行星式球磨机将各种配料混合均匀。
实验室常采用的是水平方向转动球磨方式，震动球磨是另一种常用的球磨方法，此外还有气流粉碎法等混合方法。
3、混合球磨后的原料进行预烧。
预烧是使原料间发生固相化学反应以生成所需产物的过程，预烧过程中应注意温度和保温时间的选择。
将预烧反应后的材料使用行星式球磨机粉碎。
4、成型的方法主要有四种；轧膜成型、流延成型、干压成型和静水压成型。
轧膜成型适用于薄片元件；流延成型适合于更薄的元件，膜厚可以小于10 m；干压成型适合于块状元件；静水压成型适合于异形或块状元件。
除了静水压成型外，其他成型方法都需要有粘合剂，粘合剂一般占原料重量的3％左右。
成型以后需要排胶。
粘合剂的作用只是利于成型，但它是一种还原性强的物质，成型后应将其排出以免影响烧结质量。
5、烧结是将坯体加热到足够高的温度，使陶瓷坯体发生体积收缩、密度提高和强度增大的过程。
烧结过程的机制是组成该物质的原子的扩散运动。
烧结的推动力是颗粒或者晶粒的表面能，烧结过程主要是表面能降低的过程。
压电陶瓷制作工艺
17陶瓷样品的制备2.2.1陶瓷样品的制备流程将以上初始原料按照化学计量比称量后放在红外烘箱内干燥，装入密封的球磨罐中，对于含有Na2CO3试剂的系列样品，采用无水乙醇为球磨介质，其他系列样品则以蒸馏水为球磨介质球磨四小时。
将所得浆料和玛瑙磨球分离后烘干，而后装入氧化铝坩锅，按照不同体系采用不同预合成制度对于样品进行预合成。
陶瓷粉料的预合成过程是一种化学反应进行的过程。
这种化学反应不是在熔融状态下进行的，而是在比熔点低的温度下，利用固体颗粒间的扩散来完成的固相反应。
对体系（1）和（2）采用590℃×1h+710℃×1h+820℃×1h的预合成制度 [44]；由于体系（3）是高层数的铋层状结构，其合成需要较高的能量方能实现，故采用以的速率升至850~900℃的高温，之后保温2小时。
将预合成完的粉料手工研磨成200目左右的细粉，以质量比为5~8%加入聚乙烯醇（PVA）粘合剂造粒后并取120~150目粒径的粉料，在单向压力机上以的压力压制成直径为10毫米，厚度在~毫米范围内的圆片坯体。
经过550℃保温1小时排胶后在大气环境下对坯体进行烧结。
影响陶瓷烧结的因素主要有锻烧温度、保温时间和升温速率等。
锻烧温度对成瓷的质量极为重要，它直接影响到陶瓷的致密度和晶体生长。
烧结过程中致密度的提高主要是靠离子扩散来进行。
离子扩散的速度由扩散系数η决定。
扩散系数是温度的函数，即其中η0是与材料的性质和颗粒大小有关的常数，β是与活化能有关的常数。
由公式可以看出，当温度升高时，扩散系数增大，烧结过程加快；但温度过高，超过烧结温度的上限，则由于出现过多的液相，可能发生粘连，或由于挥发使密度下降，性能恶化，也会容易造成陶瓷发生较大的变形。
烧结温度对晶粒生长也有很大影响，随着温度的升高，晶粒生长的速度加快，所以温度过高也会使陶瓷由于晶粒生长过大而变脆，强度减弱。
保温时间、升温速率等对成瓷质量也有影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本技术温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法属于基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制领域，涉及一种在温度大范围变化情况下，叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性的测试方法。
该方法利用测试机构安装光纤位移传感器，压力传感器与叠堆式压电陶瓷作动器构成整个试验测试装置，再将测试装置与测控系统、电脑相连接组成整个测试系统。
利用测试装置对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得数据，通过位移传感器与压电陶瓷本身的输出应变进行对比，以获取其压力和位移等信息，将测试装置放入高低温环境试验箱，完成在大范围温度变化条件下对压电陶瓷作动器的输出特性的测试。
测试方法准确，方便，可行性高。
技术要求1.一种温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法，该方法在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置，再将测试装置与测控系统、电脑相连接组成整个实验系统；利用试验装置对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得数据，再通过光纤位移传感器连接到电脑与压电陶瓷本身的输出应变进行对比以获取其压力和位移等信息；将试验装置放入高低温环境试验箱，即可完成在大范围温度变化条件下对压电陶瓷作动器的输出特性的测试，该方法的具体步骤如下：第一步：在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置测试试验机构由基座(5)、U型板(2)、垫片(3)和T形底座(10)构成，所述基座(5)由圆形底盘(51)和L型支架(52)组成，其中，L型支架(52)由半弧形结构(521)和凸出半圆环形结构(522)构成，基座(5)的圆形底盘(51)上加工有若干均布的螺纹孔，用于连接压力传感器(6)；先将T形底座(10)安装到压力传感器(6)的中心孔中，再将基座(5)穿过T形底座(10)安装到压力传感器(6)上；把叠堆式压电陶瓷作动器(4)贴合L型支架(5)的半弧形结构(521)安装到T形底座(10)上面；再将垫片(3)安装到叠堆式压电陶瓷作动器(4)的顶部，垫片(3)下端具有圆形凹槽(32)，凹槽尺寸为压电陶瓷的直径，垫片(3)上端为凸圆球面(31)；U型板(2)放置在垫片(3)上，U型板(2)上加工有通孔，螺栓通过通孔将U型板(2)和L型支架(52)连接起来，对叠堆式压电陶瓷作动器(4)施加预紧力；再将光纤位移传感器(1)安装到凸出半圆环形结构(522)的圆孔中，用U型板(2)定位夹紧；最后，用螺栓将基座(5)的圆形底盘(51)固定安装到压力传感器(6)上构成整个实验测试装置；然后将实验测试装置与测控系统(7)相连接，再与电脑(8)连接起来，整个实验测试系统安装完毕；第二步：根据实验的设计要求调节安装在U型板(2)和基座(5)的L型支架(52)螺栓，使其压力值达到预想预紧力；第三步：将整个试验装置放入到高低温环境箱(9)内，制造温度变化环境；然后操作整个测控系统(7)进行预先设计的实验，得到输出数据，包括光纤位移传感器(1)测量的位移值；压力传感器(6)测量的压力值；通过粘贴在叠堆式压电陶瓷作动器(4)表面的应变片获取其应变值以及高低温环境试验箱(9)测量的温度值；第四步：通过电脑(8)进行数据采集，信号调理，以及数据处理得出叠堆式压电陶瓷(4)的输出位移值以及其所受的压力值和叠堆式压电陶瓷(4)的上的应变片测得的应变值；综上通过整个测试系统得出实验数据，并进行相应的记录和保存；通过实验及以下公式得到相应的数据，位移传感器的模拟输出为0-5v电压,根据公式(1)得到其输出位移值：其中，ΔL表示位移传感器的位移值，S为灵敏度，由位移传感器的供销商提供的校准曲线给出了近端和远端线性范围内的灵敏度值得出，ΔU由实验得出，经过数据处理得到最终的电压变化；叠堆式压电陶瓷的位移值由公式(2)给出：ΔL＝ε×L (2)其中，ΔL表示叠堆式压电陶瓷的位移值，ε代表叠堆式压电陶瓷的轴向相对变形，L为压电陶瓷的长度；根据上述两个公式求得的位移值ΔL，取两者均值作为实验最终数据结果，对于大范围变化的温度环境，可直接由高低温环境箱的示数获得。
技术说明书温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法技术领域本技术属于基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制领域，涉及一种适用于在温度大范围变化情况下，叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性的测试方法。
背景技术风洞模型试验旨在模拟复杂飞行状态，以获取飞行器的空气动力特性等，从而为其气动性能评估、系统操纵及设计等提供数据支撑。
然而，风洞模拟试验中跨声速风洞模型采用支杆尾撑的方式固定，飞行器模型在大攻角试验状态时由于气流分离会出现低频大幅振动，不但影响试验数据质量，严重情况下会发生支杆断裂，风洞易遭受破坏。
因此，必须进行风洞模型振动控制，确保风洞试验的顺利及安全的进行。
目前基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制最为有效。
叠堆式压电陶瓷可完成快速可靠高频响应，但叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性会受到风洞大范围变化温度的影响，低温风洞中影响更为严重。
未考虑叠堆式压电陶瓷受温度影响输出特性的振动主动控制方法会威胁风洞振动主动控制系统的稳定性和风洞试验的安全性。
因此，必须对温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷的输出特性进行测试，为基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制方法提供依据。
目前，对于叠堆式压电陶瓷的输出特性的测试：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所的刘宇刚，李占京等人研究的“一种压电陶瓷片同步测量装置”专利号为CN201820577952.3，其装置提供一种能够实现压电陶瓷片位移与力同步测量的方法，其中位移传感器为若干个，环绕被测压电陶瓷片设置，可以提高测量精度，但没有考虑被测压电陶瓷片与位移传感器之间存在位移差，影响压电陶瓷驱动器的微米级的位移变化的准确性，故不能应用于工程和测试系统。
技术内容本技术要解决的难题是根据现有技术的缺陷以及压电陶瓷作动器对于风洞支杆振动主动控制领域的主导作用，针对微米级位移变化的压电陶瓷以及实验中温度变化对其输出特性的影响，缺少对于叠堆式压电陶瓷受大范围温度影响条件下的输出特性的探究及装置等问题，技术了一种在温度大范围变化情况下，叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性的测试方法。
该方法利用测试机构与叠堆式压电陶瓷作动器，光纤位移传感器，压力传感器以及高低温环境箱等共同构成一个针对压电陶瓷作动器输出特性的测试试验系统。
光纤位移传感器采用非接触式测量方法，不会对被测物体表面有接触影响，且测量精度高达3纳米，工作温度范围在-150℃至+850℃符合实验设计条件，利用光纤位移传感器测试压电陶瓷的输出位移值，作为对照选择安装在压电陶瓷表面的应变片共同测试其应变，用以保证实验数据的准确性和可靠性。
利用测试试验机构对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得其数据，温度变化环境采用高低温环境箱，以上选取设备仪器方便放入环境箱内，设备在实验设计温度环境下安全，高低温环境箱操作简便，控温精度高。
此方法可针对大范围温度变化条件下准确测试压电陶瓷的输出位移特性，由于风洞支杆振动控制系统的试验一般会在复杂环境条件下，实验环境温度多变；且对于高低温风洞条件下的模型试验研究热度日益增加，所以针对复杂环境温度影响条件下的叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性研究就十分重要，本实验测试系统测试方法简单，操作方便，精度等级高，试验数据可靠。
本技术采用的技术方案是一种温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法，该方法在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置，再将测试装置与测控系统、电脑相连接组成整个实验系统；利用试验测试装置对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得数据，再通过光纤位移传感器连接到电脑与压电陶瓷本身的输出应变进行对比，以获取其压力和位移等信息，将试验装置放入高低温环境试验箱，即可完成在大范围温度变化条件下对压电陶瓷作动器的输出特性的测试；该方法的具体步骤如下：第一步：在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置测试试验机构由基座5、U型板2、垫片3和T形底座10构成，所述基座5由圆形底盘51和L型支架52组成，其中，L型支架52由半弧形结构521和凸出半圆环形结构522构成，基座5的圆形底盘51上加工有若干均布的螺纹孔，用于连接压力传感器6；先将T形底座10安装到压力传感器6的中心孔中，再将基座5穿过T形底座10安装到压力传感器6上；把叠堆式压电陶瓷作动器4贴合L型支架5的半弧形结构521安装到T形底座10上面，再将垫片3安装到叠堆式压电陶瓷作动器4的顶部，垫片3下端具有圆形凹槽32，凹槽尺寸为压电陶瓷的直径，垫片3上端为凸圆球面31；U型板2放置在垫片3上，U型板2上加工有通孔，螺栓通过通孔将U型板2和L型支架52连接起来，对叠堆式压电陶瓷作动器4施加预紧力；再将光纤位移传感器1安装到凸出半圆环形结构522的圆孔中，用U型板2定位夹紧；最后，用螺栓将基座5的圆形底盘51固定安装到压力传感器6上构成整个实验测试装置；然后将实验测试机构装置与测控系统7相连接，再与电脑8连接起来，整个实验系统安装完毕；第二步：根据实验的设计要求调节安装在U型板2和基座5的L型支架52螺栓，使其压力值达到预想预紧力；第三步：将整个试验装置放入到高低温环境箱9内，制造温度变化环境，然后操作整个测控系统7进行预先设计的实验，得到输出数据，包括光纤位移传感器1测量的位移值；压力传感器6测量的压力值；通过粘贴在叠堆式压电陶瓷作动器表面的应变片获取其应变值以及高低温环境试验箱9测量的温度值；第四步：通过电脑8进行数据采集，信号调理，以及数据处理可以得出叠堆式压电陶瓷4的输出位移值以及其所受的压力值和叠堆式压电陶瓷4的上的应变片测得的应变值。
综上，通过整个测试系统得出实验数据，并进行相应记录和保存。
通过实验及以下公式得到相应的数据，光纤位移传感器的模拟输出为0-5v电压,根据公式(1)得到其输出位移值：其中，ΔL表示位移传感器的位移值，S为灵敏度，由光纤位移传感器的供销商提供的校准曲线给出了近端和远端线性范围内的灵敏度值得出，ΔU由实验得出，经过数据处理得到最终的电压变化；叠堆式压电陶瓷的位移值由公式(2)给出：ΔL＝ε×L (2)其中，ΔL表示叠堆式压电陶瓷的位移值，ε代表叠堆式压电陶瓷的轴向相对变形，L为压电陶瓷的长度；根据上述两个公式求得的位移值ΔL，取两者均值作为实验最终数据结果，对于大范围变化的温度环境，可直接由高低温环境箱的示数获得。
本技术的有益效果是基座与压力传感器连接，可实时监测预紧力；光纤位移传感器在探头和被测设备距离为0-5mm时测量精度最高，根据压电陶瓷的长度尺寸以及光纤位移传感器的探头长度设计基座的L型支架，垫片3下端具有圆形凹槽32，凹槽尺寸为压电陶瓷的直径，使得压电陶瓷与垫片安装稳固，防止其由于施加预紧力而造成垫片滑动，影响实验数据的准确性。