[發(fā)明專利]一種壓電材料性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)及方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110363217.5
• 申請(qǐng)日: 2011-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN102495299A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范曉榮;董顯林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): G01R29/22
• 分類號(hào): G01R29/22
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;姚佳雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓電材料性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法主要應(yīng)用于壓電元器件生產(chǎn)過程中的性能自動(dòng)檢測(cè)。

背景技術(shù)

壓電材料是一種受到壓力作用時(shí)會(huì)在該材料兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料，包括壓電晶體材料、壓電陶瓷材料、壓電聚合物等。目前，壓電材料以其優(yōu)越的壓電性能被廣泛地應(yīng)用于航空、軍事、石油工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，但是不同的應(yīng)用對(duì)壓電材料的性能指標(biāo)參數(shù)要求也有所不同。因此在壓電元器件的生產(chǎn)制造過程中，對(duì)壓電元器件的性能測(cè)試是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要通過性能測(cè)試來判斷壓電元器件的性能是否滿足指標(biāo)要求，并要將其記錄下來，作為下一步應(yīng)用的參考。

在傳統(tǒng)的壓電元器件的生產(chǎn)制造過程中，通常是采用一人操作讀數(shù)、一人在提前設(shè)計(jì)好的表格上邊編號(hào)邊記錄的方法來進(jìn)行對(duì)壓電元器件的性能測(cè)試，其中各壓電元器件的直接指標(biāo)可以實(shí)時(shí)讀取后人工記錄在表格上，但是間接指標(biāo)還要等全部壓電元器件測(cè)試好之后再進(jìn)行人工計(jì)算后才能進(jìn)一步判斷其是否符合指標(biāo)要求，進(jìn)而再做篩選，而且，若想對(duì)某一批次的壓電元器件的性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的話，又是一項(xiàng)工作量很大的工作。這樣，一方面，操作讀數(shù)的人員和記錄數(shù)據(jù)的人員長時(shí)間工作下來很容易疲勞，難免會(huì)出錯(cuò)，且記錄錯(cuò)誤又不易修改，另一方面，壓電元器件的間接指標(biāo)需要在進(jìn)行人工計(jì)算之后才能判斷其是否滿足要求，這不僅增加了人工計(jì)算的工作量，而且若在人工計(jì)算后判斷出該壓電元器件的間接指標(biāo)不符合指標(biāo)要求，則還需重新補(bǔ)充樣品，重新進(jìn)行測(cè)試，并且再重新根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工計(jì)算，因此導(dǎo)致整個(gè)測(cè)試過程效率很低。

例如，中國專利20080017250.0公開了一種壓電元件。在該專利中，采用測(cè)試儀器手動(dòng)測(cè)試該壓電元件的各項(xiàng)性能，例如分別使用Agilent?4294A阻抗分析儀測(cè)定該壓電元件的壓電基板的共振頻率Fr、反共振頻率Fa、使用Agilent?53181A頻率計(jì)數(shù)器測(cè)定該壓電元件的壓電基板的振蕩頻率F0等參數(shù)，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行人工記錄，此外還根據(jù)測(cè)得的參數(shù)、利用特定等效電路及公式人工計(jì)算出相關(guān)的間接參數(shù)，如機(jī)電耦合系數(shù)k15，振蕩頻率變化率等等。此種測(cè)試方法，不但需要對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工記錄，還需要對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的人工計(jì)算，從而判斷出經(jīng)過人工計(jì)算后的間接數(shù)據(jù)是否滿足要求。采用此方法，耗時(shí)耗力，而且在人工記錄及人工計(jì)算過程中均不可避免會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種壓電材料性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和方法，可以對(duì)壓電元器件的各項(xiàng)性能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，將測(cè)試人員從繁重的手動(dòng)測(cè)試及記錄中解放出來，大大提高測(cè)試效率。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種壓電材料性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，包括控制單元、與待測(cè)壓電材料相連的多個(gè)可程控測(cè)試單元、以及連接在所述控制單元與所述多個(gè)可程控測(cè)試單元之間的傳輸單元，所述各可程控測(cè)試單元通過所述傳輸單元接收來自所述控制單元的指令以對(duì)所述待測(cè)壓電材料的壓電性能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，并將測(cè)試得到的直接壓電性能數(shù)據(jù)通過所述傳輸單元反饋至所述控制單元，所述控制單元將接收到的所述直接壓電性能數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示單元并進(jìn)行記錄，所述直接壓電性能數(shù)據(jù)為包括諧振頻率、諧振阻抗、反諧振頻率、反諧振阻抗、電導(dǎo)、電抗、容抗、靜態(tài)電容和介電損耗在內(nèi)的直接壓電性能數(shù)據(jù)。

該壓電材料性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)單、方便，可以對(duì)壓電元器件的各項(xiàng)直接壓電性能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相比，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、快捷、方便、易于保存，自動(dòng)化程度高，可以大大降低勞動(dòng)力成本、提高測(cè)試效率，還可避免人工測(cè)試的誤操作或數(shù)據(jù)記錄的筆誤。

在本發(fā)明中，所述控制單元配置為根據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓電性能參數(shù)公式從測(cè)試得到的所述直接壓電性能數(shù)據(jù)計(jì)算出所述待測(cè)壓電材料的間接壓電性能數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述顯示單元，所述間接壓電性能數(shù)據(jù)為包括帶寬、介電常數(shù)、機(jī)械品質(zhì)因子和機(jī)電耦合系數(shù)在內(nèi)的間接壓電性能數(shù)據(jù)。

采用本發(fā)明，可對(duì)待測(cè)壓電材料的間接參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，減少了人工計(jì)算間接參數(shù)指標(biāo)的環(huán)節(jié)，不但簡(jiǎn)化了測(cè)試工序，還減少了人工計(jì)算容易發(fā)生錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，提高了測(cè)試效率。

在本發(fā)明中，所述控制單元配置為對(duì)各所述直接或間接壓電性能數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定參考數(shù)據(jù)范圍，判斷測(cè)試得到的所述直接壓電性能數(shù)據(jù)或計(jì)算出的所述間接壓電性能數(shù)據(jù)是否在預(yù)先設(shè)定的所述參考數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，將屬于所述參考數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的所述直接或間接壓電性能數(shù)據(jù)發(fā)送至所述顯示單元進(jìn)行記錄，對(duì)不屬于所述參考數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的所述直接或間接壓電性能數(shù)據(jù)，所述控制單元向所述顯示單元發(fā)送更換待測(cè)壓電材料的提示指令。