一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置及计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置及计算方法，涉及测量技术领域，该检测装置包括数显测微仪、传感器、直流驱动电源和底座；所述压电陶瓷和传感器固定在底座上；并将传感器接口接到数显测微仪上；所述直流驱动电源的正负极与压电陶瓷的上端面上的导线连接；该计算方法步骤一)将已经烧结银电极的压电陶瓷正面与反面均焊接上导线；步骤二)将步骤一)中焊接好导线的压电陶瓷固定在底座上，正极朝上；步骤三)将传感器接口接入数显测微仪的通道；步骤四)连接直流驱动电源，调试检测装置；步骤五)将调试好的检测装置置于安静的室内；步骤六)采用本发明专利技术公式计算最大迟滞误差及瞬时误差，为压电陶瓷应用于驱动器提供可靠的数值依据。

【技术实现步骤摘要】
一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置及计算方法
本专利技术涉及测量
，尤其涉及到一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置及计算方法。
技术介绍
微位移驱动装置是压电陶瓷应用的一个重要方面，迟滞特性一直是影响压电陶瓷驱动器精度的重要因素。迟滞特性是指压电陶瓷输出滞后于其输入，在电压-位移曲线图上，其主要体现是在同一个电压值下，下降曲线和上升曲线上的位移之间存在差值，差值的大小反应迟滞特性性能。材料制备研究人员大都采用铁电测试仪测试S-E曲线，得到S-E蝴蝶应变曲线。但在实际应用中，由于迟滞机理复杂，压电陶瓷产生的实际位移与应变S-E曲线中的S并不相同。因此，铁电测试仪所测应变曲线无法准确预测迟滞，对于解决压电陶瓷驱动器的迟滞误差几乎不具有实践指导意义。目前，评价压电陶瓷迟滞特性都采用公式进行计算，其中H是迟滞值，是电场强度是最大电场强度一半时的降压和升压应变差，Smax是最大位移值。由于该公式中并不一定是最大应变差，其只适合大概地描述压电陶瓷迟滞特性。当压电陶瓷应用于驱动器时，必须知道最大迟滞误差；当进行误差补偿时，必须知道瞬时误差。因此，该公式计算不能满足压电陶瓷在驱动器中的应用。本专利技术采用检测装置对压电陶瓷迟滞特性进行测量，能够得到迟滞模型，直接用于驱动器的控制，所使用设备经济、简单，并且易于实施。
技术实现思路
针对以上情况，本专利技术的目的在于提供一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置及计算方法，从而实现了压电陶瓷更好的应用于驱动器。本专利技术是通过如下技术方案得以实现的：一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置，包括数显测微仪、传感器、直流驱动电源和底座；所述压电陶瓷和传感器固定在底座上；并将传感器接口接到数显测微仪上；所述直流驱动电源的正极与压电陶瓷的上端面上的导线连接，负极与压电陶瓷的下端面上的导线连接。进一步的，所述压电陶瓷通过胶水与底座粘结在一起。进一步的，所述传感器通过万向节和磁力表座固定在底座上。基于一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置的计算方法，包括如下步骤：步骤一)将已经烧结银电极的压电陶瓷正面与反面均焊接上导线；步骤二)将步骤一)中焊接好导线的压电陶瓷固定在底座上，正极朝上；步骤三)将传感器接口接入数显测微仪的通道；步骤四)连接直流驱动电源，调试检测装置；步骤五)将调试好的检测装置置于安静的室内，待传感器稳定后开始测试数据；手动调节直流驱动电源的电压上升，并记录对应位移数据作为升压位移Sr；待电压上升到压电陶瓷可承受最大值后，手动调节直流驱动电源的电压下降，并记录对应位移数据作为降压位移Sf；步骤六)对步骤五)中记录的位移数据进行分析，找到位移差值最大的位置，如果出现多处位移差值相同，取电压低处位置；将对应升压位移Sr和降压位移Smaxf的数据代入以下公式进行计算：其中，Hmax为最大迟滞；ΔDmax为最大应变差；Smaxf为降压位移Sf与升压位移Sr差值最大处的下降位移；该公式用来计算最大迟滞误差，对压电陶瓷制作的驱动器的误差进行评估；其中，ΔD为任何位置应变差，Sf为对应降压位移；该公式用来计算瞬时误差，对由压电陶瓷制作的驱动器的误差进行补偿控制。进一步的，所述步骤四)中的直流驱动电源分辨率调至10v，将数显测微仪分辨率调至0.01μm。进一步的，所述数显测微仪的精度高于0.01μm。进一步的，所述直流驱动电源的最大输出电压高于2000V，间隔小于10V。进一步的，所述步骤六)中，ΔDmax＝Smaxf-Sr。有益效果：1.采用数显测微仪与传感器组合装置测试压电陶瓷在直流电压下位移数据，接近压电陶瓷应用真实环境，所得数据对压电陶瓷应用更具实践指导意义。2.为防止外界环境带来干扰，将样品和传感器固定在同一底座，使得在外界环境有振动时，样品和传感器随着底座一起振动，保持三者之间相对位移为0。附图说明图1为本专利技术涉及的压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例，对本专利技术的具体实施方式作详细说明。结合附图1，本专利技术中采用502胶水和磁力表座分别将压电陶瓷片和传感器固定在一方形钢块底座上进行测量，并以此数据为基础进行回归，得出迟滞特性图，使得其迟滞特性更为直观而且准确。为压电陶瓷应用于驱动器提供可靠的数值依据。操作步骤为：步骤一)将已经烧结银电极的压电陶瓷正反面焊上导线；。步骤二)将焊好导线的压电陶瓷固定在底座上，注意正极朝上；步骤三)将传感器通过万向节和磁力表座固定在底座上；并将传感器接口接入测试仪器相关通道；步骤四)连接直流驱动电源，调试装置。将直流驱动电源分辨率调至10v，测试仪器分辨率调至0.01μm。步骤五)将调试好的检测装置置于安静的室内，待传感器稳定后开始测试数据；手动调节直流驱动电源的电压上升，并记录对应位移数据作为升压位移Sr；待电压上升到压电陶瓷可承受最大值后，手动调节直流驱动电源的电压下降，并记录对应位移数据作为降压位移Sf；传统上都采用公式计算压电陶瓷迟滞误差，其是对平均误差的评估，但在驱动器应用中，往往需要控制最大误差。本专利技术采用公式计算最大误差，其中Hmax是最大迟滞。ΔDmax是最大应变差(如果出现应变差相同，取电压较低处相关数据计算)，Smaxf为出现最大应变差处对应位移。该公式可对驱动器最大误差进行评估。而且此公式可修正为计算瞬时误差，其中ΔD为任何位置应变差，Sf为对应降压位移。可用于驱动器的瞬时误差补偿控制。实施例将已经烧结银电极的压电陶瓷样品1正反面焊上导线。将焊好导线的压电陶瓷固定在底座上。注意正极朝上。将传感器通过磁力表座固定在底座上。并将传感器接口接入数显测试仪相关通道，连接直流驱动电源，调试装置。将直流驱动电源分辨率调至10v，数显测试仪分辨率调至0.01μm。将调试好的设备置于较为安静室内，待传感器稳定后开始测试数据。手动调节电压，从0V-1800V逐渐增加电压，每隔100V记录一个位移数据；所得数据填在表1中实施实例升压位移对应位置。从1800V-0V逐渐降低电压，每隔100V记录一个位移数据。所得数据填在表1中实施实例降压位移对应位置。表10-1800v直流电压电源位移关系表从表1可见，最大位移差值首先出现在电压为700v处，ΔDmax＝0.04，Smaxf＝0.12根据公式所述实施例为本专利技术的优选的实施方式，但本专利技术并不限于上述实施方式，在不背离本专利技术的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置，其特征在于，包括数显测微仪、传感器、直流驱动电源和底座；所述压电陶瓷和传感器固定在底座上；并将传感器接口接到数显测微仪上；所述直流驱动电源的正极与压电陶瓷的上端面上的导线连接，负极与压电陶瓷的下端面上的导线连接。

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置，其特征在于，包括数显测微仪、传感器、直流驱动电源和底座；所述压电陶瓷和传感器固定在底座上；并将传感器接口接到数显测微仪上；所述直流驱动电源的正极与压电陶瓷的上端面上的导线连接，负极与压电陶瓷的下端面上的导线连接。2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置，其特征在于，所述压电陶瓷通过胶水与底座粘结在一起。3.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置，其特征在于，所述传感器通过万向节和磁力表座固定在底座上。4.基于一种压电陶瓷直流电压下迟滞特性的检测装置的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一)将已经烧结银电极的压电陶瓷正面与反面均焊接上导线；步骤二)将步骤一)中焊接好导线的压电陶瓷固定在底座上，正极朝上；步骤三)将传感器接口接入数显测微仪的通道；步骤四)连接直流驱动电源，调试检测装置；步骤五)将调试好的检测装置置于安静的室内，待传感器稳定后开始测试数据；手动调节直流驱动电源的电压上升，并记录对应位移数据作为升压位移Sr；待电压上升到压电陶瓷可承受最大值后，手动调节直流驱动电源的电压下降，并记录对应位移数据作为降压位移Sf；步骤六)将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张幼明，王树林，陈彩凤，薛振宇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32