[發明專利]一種壓電特性參數動態掃頻測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201410834184.1
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104535863A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 張彬;靳子洋;姚曉龍;陸永耕
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及信號處理領域，特別是涉及一種壓電特性參數動態掃頻測試裝置及方法。

背景技術

縱向壓電應變常數d₃₃是表征壓電陶瓷材料機電轉換性能的重要參數之一。縱向壓電應變常數d₃₃以往常用動態法和靜態法測量得到，前者只適宜測量特定形狀且滿足規定尺寸比例的試樣(如高度與直徑或邊長比例大于2.5倍的原著和方豬)，測量必須在嚴格的屏蔽條件下進行，測量對象為試樣的串聯諧振、并聯諧振頻率和電容等參數，最終結果(試樣的d₃₃)還需經過復雜的計算才能得到。而對形狀為片狀、條狀、管狀和高度與直徑比例小于2.5倍的柱狀試樣，動態法根本無法對其測量；后者，為了滿足一定的測試靈敏度，靜態法測量施加的力較大，一般為幾個至幾十個牛頓，這樣，對壓電材料中目前應用最廣的壓電陶瓷而言，由于鐵電材料中熱釋電荷引起的漂移和受力較大時易產生非線性，以及測量中加力不易均勻等因素，造成了靜態法測量精度太低，重復性不好。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種壓電特性參數動態掃頻測試裝置及方法，通過檢測不同頻率信號激勵時線路的電流變化，實現壓電陶瓷d₃₃參數的檢測計算，具有性能參數檢測操作方便、檢測過程效率高等特點。

為達上述及其它目的，本發明提出一種壓電特性參數動態掃頻測試裝置，包括施力裝置與電路裝置，其中，施力裝置，壓電陶瓷片(2)放在底座支撐裝置(1)上，電機(7)在該電路裝置的單片機程序的驅動下，傳動速度經過減速器(8)減速之后，驅動渦輪蝸桿(6)傳動裝置，從而帶動螺紋軸(5)上下運動，通過壓縮和拉伸彈簧(4)來改變壓片(3)作用在壓電陶瓷片(2)上的壓力；

電路裝置，包括單片機、切換開關、繼電器組及掃頻信號施加電路，該單片機通過采樣電路獲得壓力信號及電壓信號，將檢測到的壓力信號與設定值進行比較，根據比較結果控制該切換開關，該切換開關連接該繼電器組，以通過該繼電器組產生控制電機(7)正轉與反轉的開關控制信號，當壓力設定值與該壓電陶瓷片上受力實際值相同時，該單片機通過該掃頻信號施加電路對該壓電陶瓷片施加掃頻信號，通過采樣各頻點電流獲得串聯諧振頻率與并聯諧振頻率，并利用相應公式計算獲得壓電常數。

進一步地，當檢測到的壓力信號與設定值不同時，該單片機根據結果的大小控制電機的正轉與反轉，以使施加在壓電陶瓷片(2)的壓力與設定的值相同，達到壓力穩定。

進一步地，若程序或者硬件發生故障，該單片機控制其狀態指示燈發出報警。

進一步地，該單片機采用如下壓電參數計算公式計算壓電參數：