图一 π型网络传输法测试线路
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)
图二
等效电路
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/t<10),圆片径向扩张振动, 则 CT t 4C T t T ε 33 = = D 2 π D2 π( ) 2 为试样电极直径(m); 为试样厚度(m);
传输法测试压电陶瓷参数
<一> 实验目的 一 <二> 实验原理 二 <三> 实验步聚 三 <四>注意事项 四 注意事项 <五>讨论分析 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.
<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.
<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 成度的因素有哪些? 2.Qm对测量fr,fp,Kp和K31数据有何影响?
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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.
<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.