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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
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    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
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    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
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  • 网络出版日期:  2021-08-18

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