留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

准静态法测量纵向压电常数及其校准

何龙标 冯秀娟 牛锋 杨平

何龙标,冯秀娟,牛锋,等. 准静态法测量纵向压电常数及其校准[J]. 计量科学与技术,2021, 65(11): 3-7 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.0247
引用本文: 何龙标,冯秀娟,牛锋,等. 准静态法测量纵向压电常数及其校准[J]. 计量科学与技术,2021, 65(11): 3-7 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.0247
HE Longbiao, FENG Xiujuan, NIU Feng, YANG Ping. Longitudinal Piezoelectric Constant Measurement by Quasi-Static Method and Its Calibration[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(11): 3-7. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.0247
Citation: HE Longbiao, FENG Xiujuan, NIU Feng, YANG Ping. Longitudinal Piezoelectric Constant Measurement by Quasi-Static Method and Its Calibration[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(11): 3-7. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.0247

准静态法测量纵向压电常数及其校准

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.0247
基金项目: 国家公益性行业科研项目(201310010);国家自然基金项目(51205378 51575502)
详细信息
    作者简介:

    何龙标(1981-),中国计量科学研究院研究员,研究方向:声学测试计量,邮箱:helb@nim.ac.cn

Longitudinal Piezoelectric Constant Measurement by Quasi-Static Method and Its Calibration

  • 摘要: 纵向压电应变常数是压电材料的关键参数之一,准静态法是最常用的压电常数测量方法,而不同准静态压电测量仪的测试结果常存在一定差异。基于动态力传感器建立了可直接溯源的准静态法测量系统,研究准静态法压电常数测量的影响因素,包括预紧力、交变大小和电极形状等。PZT4和PZT5的测试结果表明:预紧力需达到10 N,交变力超过0.1 N,压电常数测量结果才能趋于稳定;采用球面半径较小的电极夹持压电材料,能够得到相对准确的纵向压电常数。在此基础上,探讨了商用压电测量仪的校准方法,校准参数应包括交变力大小、预紧力大小和示值误差等。
  • 图  1  准静态法测量装置

    Figure  1.  Block diagram of a quasi-static system

    图  2  预紧力的影响

    Figure  2.  The influence of preload

    图  3  交变力大小的影响

    Figure  3.  The influence of dynamic force

    表  1  不同电极形状的影响

    Table  1.   The influence of different electrode shapes

    电极球面半径(mm)2550
    PZT5(pC/N)418±3412±3403±4
    PZT4(pC/N)321±2312±2296±3
    下载: 导出CSV

    表  2  交变力频率和大小校准结果

    Table  2.   Results of frequency and magnitude of dynamic force

    型号标称交变力/N测量值/N标称频率/Hz测量值/Hz
    A0.250.24110108.2
    B0.250.24110109.3
    C0.250.25110110.0
    下载: 导出CSV

    表  3  压电应变常数示值误差

    Table  3.   Indication error of piezoelectric strain constant

    参考试样pC/N型号示值pC/N示值误差/%
    246.2A257.44.5
    B256.64.2
    C249.31.2
    415.6A432.64.1
    B431.23.8
    C422.31.6
    下载: 导出CSV
  • [1] 栾桂冬. 压电换能器和换能器阵[M]. 北京: 北京大学出版社, 2005.
    [2] Jiˇrí Fialka, Petr Beneš. Comparison of Methods for the Measurement of Piezoelectric Coefficients[J]. IEEE Transactions on instrumentation and measurement, 2013, 62(5): 1047-1057. doi: 10.1109/TIM.2012.2234576
    [3] Mark Stewart, Will Battrick, Markys Cain. Measuring Piezoelectric d33 Coefficients Using the Direct Method[R]. London: National Physical Laboratory, 2001: 1-11.
    [4] 陈伟民, 李敏. 用动态位移响应测量压电常数的方法[J]. 压电与声光, 2001, 23(4): 323-325. doi: 10.3969/j.issn.1004-2474.2001.04.023
    [5] 张瑞纹, 何龙标, 祝海江. 动态谐振法测量纵向压电应变常数的不确定度评定[J]. 计量学报, 2015, 36(4): 344-347. doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2015.04.02
    [6] 何素娟, 聂建华, 沈建国. 提高压电换能器导纳圆测量精度的方法研究[J]. 压电与声光, 2012, 34(5): 725-729.
    [7] He Longbiao, Feng Xiujuan, KouKoulas Triantafillos, et al. Comparasion between Methods for the Meaasurement of the d33 Constant of Piezoelectric Materials[C]. ICSV25, Horoshima, Japan, 2018: 77-84.
    [8] He LB, Wu H, Zhou JL, et al. Factors and uncertainty evaluation of quasi-static method for measuring piezoelectric constant[C], Proceedings of the 2014 Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves and Device Applications. Beijing, China, 2014: 259-262.
    [9] 国家质检总局. 压电陶瓷材料性能测试方法性能参数的测试: GB/T 3389-2008[S]. 北京: 国家标准出版社, 2008.
    [10] 潘潮, 陈守六, 金亨焕. 压电复常数准静态法测量研究[C]. 全国水声学学术会议. 大同, 2001: 186-188.
    [11] 潘潮, 陈守六. 准静态法d33测量仪[J]. 应用声学, 1987, 6(1): 37-38. doi: 10.11684/j.issn.1000-310X.1987.01.009
    [12] 国家市场监督管理总局. 准静态d33测量仪校准规范: JJF1732-2018[S]. 北京: 中国质检出版社, 2018.
  • 加载中
图(3) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  92
  • HTML全文浏览量:  31
  • PDF下载量:  25
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 网络出版日期:  2021-08-18
  • 刊出日期:  2021-11-01

目录

    /

    返回文章
    返回