[發(fā)明專(zhuān)利]一種鐵電材料電滯回線的測(cè)量裝置及測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710018678.2
• 申請(qǐng)日: 2007-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101158712A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅平生;王亦春;王曉莉;徐華;陸彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R33/12
• 分類(lèi)號(hào): G01R33/12;G01R33/14;G01R19/00;G01R19/08;G01R29/12;G01R27/26
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉國(guó)智

1.一種鐵電材料電滯回線測(cè)量裝置，包括數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡中設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器，所述的D/A轉(zhuǎn)換器的輸入連接計(jì)算機(jī)處理單元中的信號(hào)源，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出連接一個(gè)高壓放大器；所述的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入連接一個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出連接計(jì)算機(jī)處理單元中的數(shù)據(jù)分析與處理器；所述的信號(hào)調(diào)理模塊和高壓放大器連接采樣電路，其特征在于，所述的采樣電路包括一個(gè)與測(cè)試樣品連接的采樣電阻R₀，高壓放大器輸入給測(cè)試樣品一個(gè)激勵(lì)電壓，通過(guò)該采樣電阻R₀，將測(cè)試樣品的輸出信號(hào)連接至信號(hào)調(diào)理模塊，所述的測(cè)試樣品在采樣電路中等效為漏導(dǎo)電阻R_x、非線性極化電容C_s和線性極化電容C_x的并聯(lián)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電材料電滯回線測(cè)量裝置，其特征在于，所述的采樣電阻R₀為可調(diào)線性電阻，且并聯(lián)有一個(gè)瞬態(tài)抑制二極管，并通過(guò)一個(gè)運(yùn)算放大器連接信號(hào)調(diào)理模塊。

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵電材料電滯回線測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)鐵電材料電滯回線測(cè)量的方法，其特征在于，包括下述步驟：

a.電滯回線測(cè)量，將計(jì)算機(jī)處理單元產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)通過(guò)信號(hào)源經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡的D/A轉(zhuǎn)換器接入高電壓放大器的輸入端，高壓放大器輸出的激勵(lì)電壓U_i加在測(cè)試樣品和采樣電阻上，將采集到的電流信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器輸入至信號(hào)調(diào)理模塊，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的A/D轉(zhuǎn)換器返回到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)分析與處理器，對(duì)采集測(cè)量數(shù)據(jù)過(guò)濾、分析、處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示；

b.在采集測(cè)量數(shù)據(jù)中分離出線性極化、非線性極化和電損耗，對(duì)鐵電材料電流的電滯回線補(bǔ)償：

設(shè)J_Rx為流經(jīng)漏導(dǎo)電阻R_x的電流密度，J_Cx為線性極化電容C_x的位移電流密度，J_Cs為非線性極化電容C_s的位移電流密度，激勵(lì)電壓為U_i＝Asinωt，其中A為激勵(lì)電壓幅值，試樣厚度為d，試樣表面極化面積為S，則有以下關(guān)系式，

JRx=UiSRx=ASRxsinωt---(1)]]>

JCx=1Sd(CxUi)dt=CxSωAcosωt---(2)]]>

JCs=1Sd(CsUi)dt---(3)]]>

全電流密度J₀為，

Jo=JRx+JCx+JCs=ASRxsinωt+ωACxScosωt+JCs---(4)]]>

求出損耗電阻R_x，根據(jù)式(1)即得到損耗電流密度J_Rx。

在J₀中減去J_Rx，得到只含位移電流密度J_C與E的關(guān)系曲線，進(jìn)而得到P-E關(guān)系曲線，其飽和區(qū)的斜率為線性介電常數(shù)ε，由ε得到C_x，再根據(jù)式(2)得到線性極化電流密度J_Cx，最后根據(jù)式(4)得到非線性極化電流密度：

J_Cs＝J₀-J_Rx-J_Cx。

4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵電材料電滯回線測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)鐵電材料電滯回線測(cè)量的方法，其特征在于，包括下述步驟：

a.電滯回線測(cè)量，將計(jì)算機(jī)處理單元產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)通過(guò)信號(hào)源經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡的D/A轉(zhuǎn)換器接入高電壓放大器的輸入端，高壓放大器輸出的激勵(lì)電壓U_i加在測(cè)試樣品和采樣電阻上，將采集到的電流信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器輸入至信號(hào)調(diào)理模塊，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的A/D轉(zhuǎn)換器返回到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)分析與處理器，對(duì)采集測(cè)量數(shù)據(jù)過(guò)濾、分析、處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示。

c.偏置電場(chǎng)下的極化特性測(cè)量，在上述步驟a的基礎(chǔ)上，修改信號(hào)源輸出信號(hào)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)處理單元的信號(hào)源輸出一直流偏置電壓信號(hào)，然后再疊加一個(gè)5～20V的交變電壓信號(hào)，重復(fù)步驟a，得到P-E電滯回線，再通過(guò)數(shù)據(jù)分析與處理器的數(shù)據(jù)處理得到可逆介電常數(shù)。