[發明專利]多功能壓電性能測試裝置

在審

• 申請號: 202210698713.4
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114966243A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 周志勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01R29/22
• 分類號: G01R29/22;G01R1/04
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;牛彥存

本發明公開一種多功能壓電性能測試裝置。所述多功能壓電性能測試裝置包括U形支撐桿、支撐直桿、絕緣支撐臺和電磁控制器；所述U形支撐桿具有長桿和短桿，長桿穿過絕緣支撐臺的通孔與支撐彈簧連接，短桿和支撐直桿的其中一個端部夾持待測樣品；支撐直桿相對遠離待測樣品的另一端部穿過絕緣支撐臺的通孔與振動源連接；通過電磁控制器的打開或者關閉來實現待測樣品在自由振動狀態和夾持振動狀態之間的轉換。

技術領域

本發明涉及壓電性能測試技術領域，具體涉及一種多功能壓電性能測試裝置。

背景技術

壓電陶瓷材料是在外力作用下可在材料表面產生凈電荷的一類重要功能材料。壓電系數和機電耦合系數是評價壓電陶瓷材料壓電性能的兩個關鍵技術指標。準靜態法與動態諧振法是目前應用最廣泛的壓電性能測試方法，并已分別形成國家標準GB11309-89和GB/T3389-2008。準靜態法主要用于測量壓電陶瓷的壓電系數，例如d₃₃。測試設備d₃₃測試儀，例如ZJ-3形d₃₃壓電測量儀等，可以用于準靜態法的壓電性能測試。動態諧振法主要用于測量壓電陶瓷的機電耦合系數。測試設備阻抗分析儀，例如Keysight 4990等，可以用于動態諧振法的壓電性能測試。然而，準靜態法和動態諧振法分別要求壓電陶瓷材料處于夾持振動狀態和自由振動狀態，因此，在現有的測試裝置中需要采用不同的測試設備中并對應設置不同的測試夾具來進行壓電性能的測試，同時壓電陶瓷樣品也需要不停地取放到相應測試設備，因此測試效率較低。目前還未有測試裝置單次同步實現準靜態法和動態諧振法這兩種方法的集成。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種可實現夾持振動狀態和自由振動狀態轉換的多功能壓電性能測試裝置，可在不換載樣品的情況下實現準靜態法與動態諧振法的不同壓電性能的同步測量，減少了壓電陶瓷樣品不停取放帶來的時間成本和人力成本，測試效率大幅提高。

本發明通過以下技術方案實現：

本發明提供一種多功能壓電性能測試裝置，包括U形支撐桿、支撐直桿、絕緣支撐臺和電磁控制器；所述U形支撐桿具有長桿和短桿，長桿穿過絕緣支撐臺的通孔與支撐彈簧連接，短桿和支撐直桿的其中一個端部夾持待測樣品；支撐直桿相對遠離待測樣品的另一端部穿過絕緣支撐臺的通孔與振動源連接；通過電磁控制器的打開或者關閉來實現待測樣品在自由振動狀態和夾持振動狀態之間的轉換；打開電磁控制器開關時，電磁控制器產生的磁力使U形支撐桿的長桿處于鎖緊狀態，待測樣品通過支撐直桿與振動源的連接而處于夾持振動狀態；關閉電磁控制器開關時，電磁控制器不產生磁力，U形支撐桿的長桿處于自由伸縮狀態，因而U形支撐桿的短桿端部與待測樣品接觸而不施加夾持力使得待測樣品處于自由振動狀態。

較佳地，支撐直桿與U形支撐桿的短桿的中心線為同一條直線。

較佳地，U形支撐桿的短桿端部以及支撐直桿與待測樣品接觸的端部均為半球形。

較佳地，待測樣品處于夾持振動狀態測試的準靜態參數包括壓電系數。

較佳地，待測樣品處于自由振動狀態測試的動態諧振參數包括機電耦合系數Kt和/或Kp。

較佳地，支撐彈簧的伸縮位移在0-5cm之間可調。

較佳地，振動源具有頻率30Hz~300Hz、壓力0.05N~0.5N的輸出。

較佳地，U形支撐桿和支撐直桿同時也作為電極。

較佳地，所述絕緣支撐臺設置有安裝槽，所述安裝槽與絕緣支撐臺上的限位槽相互連通形成通孔，U形支撐桿通過安裝槽和限位槽與支撐彈簧相連。

較佳地，所述絕緣支撐臺設置有安裝槽，所述安裝槽與絕緣支撐臺上的限位槽相互連通形成通孔，支撐直桿通過安裝槽和限位槽與振動源相連。