2017年北科大本科機電(dian)材料ZJ-3型(xing)壓電(dian)測試(shi)儀(yi)現場操作(zuo)步驟(zhou)

2017年北京科技大學本科/研究生ZJ-3型(xing)壓電(dian)測試(shi)儀(yi)現場操作(zuo)步驟(zhou)

ZJ-3型(xing)D33壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)的壓(ya)電(dian)性能(neng)現場(chang)操作(zuo)步驟(zhou)及(ji)簡單要(yao)領(ling)

姓(xing)名(ming)：隨(sui)**  

 專(zhuan)業(ye)：材料學院

學號(hao)：011235

壹(yi)、儀(yi)器(qi)實(shi)驗目(mu)的(de)：

1. 通(tong)過(guo)測試(shi)了(le)解(jie)壓(ya)電(dian)陶瓷(ci)元(yuan)件(jian)的(de)壓(ya)電(dian)性能(neng)參數(shu)及(ji)變(bian)化(hua)
2. 掌(zhang)握(wo)ZJ-3壓(ya)電(dian)應(ying)變(bian)常(chang)數(shu)d₃₃的(de)測試(shi)原(yuan)理(li)和(he)測試(shi)技(ji)術

二、實(shi)驗儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)：

ZJ-3型(xing)壓電(dian)測試(shi)儀(yi)，PZT-JH10/4型(xing)壓電(dian)極(ji)化(hua)裝(zhuang)置，壓電(dian)制(zhi)樣(yang)機

三(san)、摘要(yao)：

ZJ-3型(xing)壓電(dian)測試(shi)儀(yi)（靜(jing)壓(ya)電(dian)系數(shu)d33測量(liang)儀）是為(wei)測量(liang)壓電材料的(de)d33常(chang)數(shu)而設(she)計(ji)的(de)儀器，它(ta)可(ke)用(yong)來測量(liang)具有大(da)壓(ya)電常(chang)數(shu)的(de)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷，小(xiao)壓(ya)電(dian)常(chang)數(shu)的(de)壓(ya)電(dian)單(dan)晶及(ji)壓(ya)電(dian)高(gao)分子(zi)材料。此外(wai)，也可(ke)測量(liang)任意取向壓(ya)電(dian)單(dan)晶以及(ji)某些(xie)壓電(dian)器件的(de)等(deng)效(xiao)壓(ya)電d’33常數(shu)，儀(yi)器(qi)測量(liang)範圍寬(kuan)，分辨(bian)率細(xi)，可(ke)靠(kao)性高(gao)，操作(zuo)簡單，對(dui)試(shi)樣(yang)大小(xiao)及(ji)形狀(zhuang)無(wu)特殊(shu)要(yao)求(qiu)，圓(yuan)片(pian)、圓(yuan)環(huan)、圓(yuan)管(guan)、方(fang)塊(kuai)、長條(tiao)、柱(zhu)形及(ji)半(ban)球(qiu)殼(ke)等(deng)均(jun)可(ke)測量(liang)，測量(liang)結(jie)果和極(ji)性在三位半(ban)數(shu)字(zi)面板(ban)表上(shang)直(zhi)接顯示。

關(guan)鍵(jian)詞：ZJ-3，d33測量(liang)儀，壓電系數(shu)

四(si)、引言：

目(mu)前我們(men)國(guo)家對材料測試(shi)越來越重視，很(hen)多(duo)單(dan)位及(ji)科研院校(xiao)對產(chan)品(pin)甄(zhen)別(bie)出現(xian)很大問(wen)題(ti)，但(dan)是(shi)真正測試(shi)材料需要(yao)選擇壹(yi)款(kuan)可(ke)靠(kao)的測試(shi)產(chan)品(pin)，這樣對(dui)自(zi)己的測試(shi)成(cheng)果(guo)及(ji)研究會帶來很大(da)的作用(yong),對(dui)我(wo)們(men)的(de)生產帶來極(ji)大(da)的(de)指導性作(zuo)用(yong)。

ZJ-3型(xing)壓電(dian)測試(shi)儀(yi)現在不僅僅在我們(men)的(de)生產企業(ye)中使(shi)用(yong)，而且(qie)成(cheng)為(wei)全國高等院校(xiao)培養(yang)本科研究剩(sheng)的(de)重(zhong)要(yao)教(jiao)學和科研輔(fu)助工具。在壓電材料方(fang)面(mian)研究該(gai)設(she)備(bei)即(ji)經(jing)濟簡單又實(shi)用(yong)。

五(wu)、產(chan)品(pin)的主(zhu)要(yao)技(ji)術指標(biao)

d33測量(liang)範圍：

★ ×1擋(dang)：10到(dao)2000pC/N，20 至4000pC/N，可以升(sheng)級(ji)到10000PC/N.
★×0.1擋(dang)： 1到(dao)200pC/N，2 至400pC/N。

★可(ke)以配套PZT-JH10/4/8/12型(xing)壓電(dian)極(ji)化(hua)裝(zhuang)置使(shi)用(yong)

★可(ke)以配套ZJ-D33-YP15壓(ya)電(dian)壓(ya)片(pian)機使(shi)用(yong)
誤差(cha)：×1擋：±2%±1個(ge)數(shu)字(zi)，當d33在100到4000pC/N；
±5%±1個數(shu)字(zi)，當d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個數(shu)字(zi)，(當d33在10到200pC/N)
±5%±1個數(shu)字(zi)，當d33在10到20pC/N。
分辨(bian)率：   ×1擋(dang)：1 pC/N；×0.1擋(dang)：0.1 pC/N。
尺寸：施力裝(zhuang)置：Φ110×140mm；儀器(qi)本體：240×200×80mm。
重(zhong)量(liang)：施力裝(zhuang)置：約4公(gong)斤；   
儀(yi)器(qi)本體：2公(gong)斤。
電源(yuan)：220伏，50赫，20瓦(wa)。

★補充參數(shu):

5操(cao)作(zuo)方(fang)法(fa)

5.1  測試(shi)前的準(zhun)備工作(zuo)

5.1.1用(yong)兩(liang)根(gen)多(duo)芯(xin)電纜把測量(liang)頭和(he)儀器(qi)本體連(lian)接(jie)好(hao)，接(jie)通電(dian)源(yuan)。

5.1.2把(ba)附(fu)件(jian)盒內(nei)的φ20尼(ni)龍片(pian)插(cha)入(ru)測量(liang)頭的(de)上(shang)下(xia)探頭之(zhi)間（見圖(tu)1）

    調(tiao)節手(shou)輪，使(shi)尼(ni)龍片(pian)剛(gang)好壓住(zhu)為(wei)止。

5.1.3把(ba)儀(yi)器(qi)後(hou)面板(ban)上(shang)的(de)“顯示選擇”開關置於(yu)“d₃₃”壹(yi)側(ce)（見圖(tu)3），此時(shi)

     前面板(ban)右上(shang)方(fang)綠燈(deng)亮。（如(ru)置“力”壹(yi)側(ce)，則黃燈(deng)亮，此時(shi)面(mian)板(ban)表上(shang)顯

     示的是低(di)頻(pin)交變(bian)力值，0.25左(zuo)右，單位牛頓(dun)）。

5.1.4儀(yi)器(qi)後(hou)面板(ban)設(she)有(you)“量(liang)程選擇”開關，可(ke)根(gen)據需要(yao)選擇。壹(yi)般置於(yu)“×1”

     檔即可，如(ru)材料的(de)d₃₃值(zhi)較(jiao)低(di)可(ke)置於(yu)“×0.1”檔；但(dan)兩(liang)檔要(yao)分(fen)別(bie)調(tiao)零(ling)。

5.1.5按下“快速模式(shi)”（見圖(tu)2），儀(yi)器(qi)通(tong)電(dian)預(yu)熱(re)10分(fen)鐘(zhong)後(hou)，調(tiao)節“調(tiao)零(ling)”

     旋(xuan)鈕(niu)使(shi)面板(ban)表指示在“0”與(yu)“-0”之(zhi)間(jian)跳(tiao)動(dong)，調(tiao)零(ling)即完(wan)成(cheng)，撤掉(diao)尼(ni)龍

     片(pian)開始(shi)測量(liang)。調(tiao)零(ling)壹(yi)律(lv)在“快速模式(shi)”下(xia)進行，為(wei)減少測量(liang)誤差，在

     測試(shi)過(guo)程中零點如(ru)有變(bian)化(hua)或(huo)換(huan)檔時(shi)，需要(yao)重(zhong)新(xin)調(tiao)零(ling)。

5.2  調(tiao)節手(shou)輪的(de)操(cao)作(zuo)規(gui)範(fan)

     測量(liang)過程中，被測元(yuan)件(jian)置於(yu)上(shang)下(xia)兩(liang)探頭之(zhi)間，通(tong)過(guo)調(tiao)節手(shou)輪使(shi)探頭與(yu)

     樣(yang)品(pin)剛(gang)好夾持住，靜(jing)壓(ya)力的影(ying)響應盡量(liang)小(xiao)。靜(jing)壓(ya)力過大(da)，會引起壓(ya)電(dian)

     非(fei)線性，甚至損壞測量(liang)頭；靜(jing)壓(ya)力過小(xiao)，會導(dao)致試(shi)樣(yang)松動，指示值不

     穩定。測量(liang)“軟性”材料和(he)極(ji)薄(bo)的試(shi)樣(yang)尤其要(yao)註意(yi)這壹(yi)點。

5.3“快(kuai)速模式(shi)”測量(liang)

    快(kuai)速模式(shi)即(ji)連續(xu)測量(liang)，被測元(yuan)件(jian)均(jun)為(wei)極(ji)化(hua)後(hou)已放(fang)置壹(yi)定時(shi)間(jian)並已*放(fang)

    電(dian)後(hou)的試(shi)樣(yang)，此時(shi)“放(fang)電(dian)提示”紅色發光(guang)二極(ji)管(guan)閃(shan)爍(shuo)，隨(sui)時(shi)提(ti)醒操(cao)作(zuo)人

    員(yuan)首(shou)先對壓(ya)電(dian)元(yuan)件(jian)放(fang)電(dian)後(hou)再進行測量(liang)，以避(bi)免(mian)損壞儀器(qi)。選擇“快(kuai)速模

    式(shi)”測量(liang)，每更換(huan)壹(yi)個(ge)被(bei)測元(yuan)件(jian)，表(biao)頭會迅(xun)速顯示d₃₃結(jie)果及(ji)正(zheng)負(fu)極(ji)性。

5.4“安全(quan)模式(shi)”測量(liang)

    對(dui)於(yu)剛(gang)剛(gang)極(ji)化(hua)完(wan)的壓(ya)電(dian)試(shi)樣(yang)，在短時(shi)間(jian)內(nei)，即使(shi)多(duo)次(ci)放電(dian)也很(hen)難(nan)*放(fang)

    完(wan)，壓電(dian)試(shi)樣(yang)上(shang)仍然會存(cun)在少則幾千(qian)伏(fu)，多(duo)則幾萬伏(fu)的電壓(ya)。選擇“安

    全(quan)模式(shi)”可(ke)使(shi)儀器(qi)在測量(liang)過程中能自(zi)動(dong)被測元(yuan)件(jian)進行放電(dian)，以確(que)保(bao)儀器

    安全(quan)。在插(cha)入(ru)被測試(shi)樣(yang)後(hou)，放電(dian)過(guo)程(cheng)開始(shi)並自(zi)動完(wan)成(cheng)，此時(shi)表(biao)頭指示為(wei)

    零(ling)，按下“測量(liang)觸發”鍵，表頭才能(neng)顯示出測量(liang)結(jie)果。每測壹(yi)只(zhi)元(yuan)件(jian)，

    都要(yao)重(zhong)復壹(yi)次(ci)上(shang)述過程(cheng)。在“安全(quan)模式(shi)”狀(zhuang)態下(xia)，“放電(dian)提示”指示燈(deng)

    熄(xi)滅(mie)，“測量(liang)觸發”按鈕內的(de)綠(lv)色(se)發光(guang)二極(ji)管(guan)壹(yi)直(zhi)點亮。

5.5  探頭選擇

    隨(sui)儀器(qi)壹(yi)起提(ti)供有(you)兩(liang)種(zhong)探頭（見圖(tu)6），為(wei)保證測量(liang)精度，至少試(shi)樣(yang)的

    壹(yi)面(mian)應(ying)為(wei)點接(jie)觸(chu)，測量(liang)過程要(yao)求(qiu)試(shi)樣(yang)處於(yu)垂直、水(shui)平放(fang)置。壹(yi)般推(tui)薦使(shi)

    用(yong)圓(yuan)形探頭（A型(xing)）。當被(bei)測試(shi)樣(yang)為(wei)圓(yuan)管(guan)、弧(hu)形、尺寸較(jiao)薄(bo)、較大(da)或(huo)很(hen)

    小(xiao)時(shi)，下(xia)探頭換(huan)成(cheng)平(ping)探頭（B型(xing)）為(wei)好。

5.6  對(dui)大(da)電(dian)容(rong)試(shi)樣(yang)的修正

    當(dang)被(bei)測試(shi)樣(yang)的電容值(zhi)C_i小(xiao)於(yu)0.01μF（×1檔），或(huo)小(xiao)於(yu)0.001μF（×0.1

    檔）時(shi)，其(qi)影(ying)響可忽略(lve)不(bu)計。當(dang)被(bei)測試(shi)樣(yang)的電容值(zhi)C_i大(da)於(yu)0.01μF（×

    0.1檔），或(huo)大(da)於(yu)0.001μF（×0.1檔）時(shi)，由(you)於(yu)電容過(guo)大會造(zao)成(cheng)附(fu)加(jia)的(de)

    測量(liang)誤差，故應(ying)對(dui)測量(liang)值按下式(shi)進行修正。

                        （1+C_i）對(dui)×1檔

      d_{33修正值(zhi)}＝d_33指示值×｛                     （1.3）

                        （1+10C_i）對(dui)×0.1檔

這裏，C_i為(wei)以μF為(wei)單位的試(shi)樣(yang)電容值。

    5.7  壓(ya)電(dian)系數(shu)g₃₃的(de)計(ji)算(suan)

    準(zhun)靜(jing)態d₃₃測量(liang)儀，雖(sui)然本身只(zhi)能(neng)測量(liang)d₃₃壓(ya)電(dian)常(chang)數(shu)值(zhi)，但(dan)是(shi)壹(yi)量(liang)測得

    試(shi)樣(yang)的介電常(chang)數(shu)ε^T₃₃   ，則還可(ke)以計(ji)算(suan)得到(dao)該(gai)試(shi)樣(yang)的壓電電(dian)壓(ya)常(chang)數(shu)g₃₃，即(ji)

            g₃₃＝d₃₃/ε^T₃₃   (1.4)