[實用新型]一種壓電陶瓷堆機電性能測量連接裝置

無效

• 申請號: 200820181317.X
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN201225999Y
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 李東旭;蔣建平;梁金登;鄭文龍;劉志臻
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01B7/16;G01R31/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周長興

技術領域

本實用新型涉及材料力學性能測量實驗裝置。特別涉及壓電陶瓷堆機電性能測量實驗中壓電陶瓷堆的連接裝置。

背景技術

壓電材料具有密度小、剛度大、易于制作、能耗低、響應速度快、機電特性線性性能好等優點，因而在結構的振動控制中占有極其重要的地位，其中壓電陶瓷是常用的致動器材料。將多片壓電陶瓷片層疊并經特殊工藝可制成壓電陶瓷堆，使得壓電陶瓷片的機電效應被累積，因此壓電陶瓷堆具有更良好的機電效應。壓電陶瓷堆的機電效應是指機械特性(變形、應變、應力等)與電學特性(電勢、電容等)之間的耦合效應，是結構振動控制中必須知道的物理特性，該特性通常是通過實驗的方法測量得到的，因此需要相應的實驗裝置。目前，電學特性如電勢可通過電源放大器預先給定，而測量試件機械特性的設備通常采用萬能試驗機。

壓電陶瓷堆的機電性能的實驗原理是：在一定的軸向預緊力條件下(由萬能試驗機提供，預緊力可以是拉力也可以是壓力)，當給陶瓷堆加一定的電壓(可以是正電壓，也可以是負電壓)后，借助電子引伸計可測得相應的應變，如果施加一個連續變化的電壓，通過電子引伸計即可得到相應的應變曲線。

但是，壓電陶瓷堆不同于普通的試件：

(1)它的軸向抗拉、抗壓強度均較小。

(2)橫截面方向很脆，如果受到切向力的作用易折斷。

(3)采用萬能試驗機的夾具直接夾持壓電陶瓷堆時除了施加必要的拉力外，還施加了額外的壓力，甚至還可能會產生額外的切向力，從而影響測量結果。

(4)萬能試驗機的夾具直接夾持陶瓷堆可能導致陶瓷堆物理損壞。

綜上所述，萬能試驗機上的夾頭不能直接用于夾持壓電陶瓷堆，為了測量壓電陶瓷堆的機電特性，必須根據其特點設計一套新型的夾具。

實用新型內容

本實用新型的目的在于一種壓電陶瓷堆機電性能測量連接裝置，以克服公知技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本實用新型提供的壓電陶瓷堆機電性能測量連接裝置，是在壓電陶瓷堆的兩端各粘接一螺桿，兩個螺桿上各用兩個螺母緊固了一片變形檢測片(較佳地是鋁質薄片)；兩個螺桿的各自一端通過螺紋各連接一個具有內螺紋的連接桿，兩個連接桿的另一端連接萬能試驗機的夾頭。

為便于連接桿和萬能試驗機夾頭之間的連接牢固，在連接桿連接萬能試驗機夾頭的一端設有凸臺。

本實用新型的有益效果是由連接桿與萬能試驗機的夾頭相連，使壓電陶瓷堆僅受到外界的拉力作用，不僅保護了壓電陶瓷堆，而且排除了試驗機的夾頭的壓力對壓電陶瓷堆的機電性能的影響。

附圖說明

圖1是本實用新型的壓電陶瓷堆機電性能測量連接裝置示意圖；

圖2是本實用新型壓電陶瓷堆機電性能測量連接裝置在實際操作中與萬能試驗機的連接示意。

具體實施方式

為了解決壓電陶瓷堆機電性能測量實驗中，壓電陶瓷堆在萬能試驗機上的安裝問題，本實用新型提供了一套連接裝置。

本實用新型的連接裝置參閱圖1，是在壓電陶瓷堆3的兩端各粘接一螺桿16，在每個螺桿16上用兩個螺母緊固了一片變形檢測片17。兩個螺桿16的另一端通過螺桿16上的外螺紋與連接桿18的內螺紋相連接，形成一體，而兩具連接桿18的另一端分別由萬能試驗機的兩個夾頭5夾住而連接為一體。為了加強連接桿18承受萬能試驗機施加的拉力，在連接桿18連接夾頭5的一端上設有凸臺19。

結合圖2所示，電子引伸計2的兩端卡在兩片變形檢測片17上，即電子引伸計2與變形檢測片17緊密接觸，由兩片變形檢測片的位移就可測出壓電陶瓷堆的軸向變形量。

下面以壓電陶瓷堆的應變與電壓的關系測量實驗中連接結構為例作進一步說明。

本實用新型可以測定壓電陶瓷堆在各種不同的預緊力作用下，收縮力與電壓的關系曲線。其原理是：在萬能試驗機提供一定的軸向預緊力條件下，當給陶瓷堆加一定負電壓后，借助電子引伸計可測得相應的應變，如果施加一個連續變化的電壓，通過電子引伸計即可得到相應的應變曲線。

首先安裝壓電陶瓷堆連接裝置和連接實驗設備。壓電陶瓷堆3的兩端粘接螺桿16，在螺桿16上用兩個螺母緊固了一片變形檢測片17，變形檢測片17之外，螺桿16連接有內螺紋的連接桿18，萬能試驗機的夾頭5夾住連接桿18。接著，按照萬能試驗機的要求，將電子引伸計和電源放大器的信號線接入YCDL動態應變儀，將動態應變儀的信號線接入X-Y函數繪圖儀(如圖3所示)。

然后根據電壓和變形的估計值標定X-Y函數繪圖儀。