一种改进型压电陶瓷片应力测量方法及测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种改进型压电陶瓷片应力测量方法和测量装置，所述测量方法包括：调节施加在压电陶瓷片上的电压，并获取施加电压条件下的第一接触压力和第一接触位移，以及未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；判断所述第一接触位移与所述第二接触位移的大小，并根据判断结果计算所述压电陶瓷片的应力值。所述测量装置包括电源、支撑杆、两个位移台、两个力传感器、力传感器显示仪器、两个位移传感器以及位移传感器显示仪器。本发明专利技术的测量方法和装置能够测量不同加压或降压条件下压电陶瓷片两端的压力从而获知压电陶瓷片的性能特点，且能够克服系统变形造成的测量误差，便于可靠地筛选性能良好的压电陶瓷片。

A Modified Stress Measurement Method and Device for Piezoelectric Ceramic Slices

The present invention relates to an improved piezoelectric ceramic stress measurement method and device. The measurement method includes: adjusting the voltage applied on the piezoelectric ceramic plate, obtaining the first contact pressure and the first contact displacement under the applied voltage condition, and the second contact pressure and the second contact displacement without the applied voltage condition; judging the first contact displacement and the second contact displacement. The magnitude of the contact displacement is calculated and the stress value of the piezoelectric ceramic sheet is calculated according to the judgment result. The measuring device comprises a power supply, a support rod, two displacement stations, two force sensors, a force sensor display instrument, two displacement sensors and a displacement sensor display instrument. The measuring method and device of the invention can measure the pressure at both ends of the piezoelectric ceramic sheet under different pressure or depressurization conditions so as to obtain the performance characteristics of the piezoelectric ceramic sheet, overcome the measurement error caused by the system deformation, and facilitate the reliable selection of piezoelectric ceramic sheets with good performance.

【技术实现步骤摘要】
一种改进型压电陶瓷片应力测量方法及测量装置
本专利技术属于压电陶瓷
，具体涉及一种改进型压电陶瓷片应力测量方法及测量装置。
技术介绍
压电陶瓷具有双向可逆效应，即正、逆压电效应，这使得压电陶瓷既可作传感元件又可作驱动元件。压电陶瓷具有在正向偏压条件下尺寸收缩、而在反向偏压条件下尺寸扩张的特性。通常的位移测量方法就是采用位移传感器在压电陶瓷片自由扩张或收缩状态下测量其形变尺寸。利用它的逆压电效应可以实现微位移控制，它具有体积小、推力大、精度及位移分辨率高等优点，且发热量小，不产生噪声，是理想的微位移传感器。压电陶瓷片在实际应用中对其压电性能有较高的要求，目前仅依靠位移性能的测量来筛选性能好的压电陶瓷片，但使用中发现相同位移性能的压电陶瓷片装配在组件上后，整体性能有差别，难以准确衡量压电陶瓷片在组件使用环境下带负载能力。已有的应力测量方法及测量装置比较简单，测量结果相比理论差别较大，为了解决现有问题，急需一种能够高效、准确地分辨出压电陶瓷片性能好坏的测量手段。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种改进型压电陶瓷片应力测量方法及测量装置。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一个方面提供了一种改进型压电陶瓷片应力测量方法，所述方法包括：S1：调节施加在压电陶瓷片上的电压，并获取施加电压条件下的第一接触压力和第一接触位移，以及未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；S2：判断所述第一接触位移与所述第二接触位移的大小，并根据判断结果计算所述压电陶瓷片的应力值。在本专利技术的一个实施例中，所述S1包括：向所述压电陶瓷元件施加120V-150V范围的正向电压，测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移；将所述120V-150V的正向电压降低至0V，测量0V时的第二接触压力和第二接触位移。在本专利技术的一个实施例中，所述S1包括：向所述压电陶瓷元件施加120V-150V范围的正向电压，测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移；将所述120V-150V的正向电压逐次降压，每次降压10-20V，降至0V，测量0V时的第二接触压力和第二接触位移。在本专利技术的一个实施例中，所述S1包括：在向所述压电陶瓷元件施加电压之前，测量未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；向所述压电陶瓷元件施加120V-150V的正向电压，并测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移。在本专利技术的一个实施例中，所述S1包括：在向所述压电陶瓷元件施加电压之前，测量未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；向所述压电陶瓷元件施加正向电压，每次升高10-20V，逐次加压至120V-150V，并测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移。在本专利技术的一个实施例中，所述S2包括：S21：判断所述第一接触位移的数值与所述第二接触位移的数值是否相等；若相等，执行S22，若不相等，执行S23；S22：根据所述第一接触压力和所述第二接触压力计算所述压电陶瓷片的应力值；S23：调节力传感器的位置，使得所述第一接触位移与所述第二接触位移的数值相等，获取第三接触压力，并根据所述第一接触压力和所述第三接触压力计算所述压电陶瓷片的应力值。在本专利技术的一个实施例中，所述S22包括：计算所述第一接触压力与所述第二接触压力的差值绝对值，将所述差值绝对值作为所述压电陶瓷片的应力值。本专利技术的另一方面提供了一种改进型压电陶瓷片应力测量装置，包括电源、支撑杆、第一位移台、第二位移台、第一力传感器、第一力传感器、力传感器显示仪器、第一位移传感器、第二位移传感器以及位移传感器显示仪器，其中，所述支撑杆垂直于操作平台，用于放置待测的压电陶瓷片；所述第一位移台和所述第二位移台所述分别设置在所述支撑杆的两侧；所述第一力传感器设置在所述第一位移台上，所述第二力传感器设置在所述第二位移台上，所述第一力传感器和所述第二力传感器用于测试压电陶瓷片两侧的压力；所述第一位移传感器设置在所述支撑杆与所述第一位移台之间，所述第二位移传感器设置在所述支撑杆与所述第二位移台之间，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器分别用于测试所述第一力传感器和所述第二力传感器的位移。在本专利技术的一个实施例中，所述测量装置还包括力传感器显示仪器和位移传感器显示仪器，其中，所述第一力传感器和所述第二力传感器连接所述力传感器显示仪器；所述第一位移传感器和所述第二位移传感器连接所述位移传感器显示仪器。在本专利技术的一个实施例中，所述第一位移台的相邻侧面上分别设置有带标尺的旋钮；所述第二位移台的相邻侧面上分别设置有带标尺的旋钮。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的压电陶瓷片应力测量方法通过两个力传感器测量不同加压或降压条件下所述压电陶瓷片相对两端的压力变化，能够获知压电陶瓷片本身的性能特点，便于准确、可靠地筛选性能良好的压电陶瓷片。2、本专利技术压电陶瓷片应力测量装置设置有两个位移传感器，用于检测测试过程中系统是否发生偏移或变形，能够克服系统变形造成的测量误差，便于可靠地筛选性能良好的压电陶瓷片，且结构操作简单、成本低。附图说明图1是本专利技术实施例提供的改进型压电陶瓷片应力测量方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的改进型压电陶瓷片应力测量方法的具体流程图；图3是本专利技术实施例使用的一种压电陶瓷片模型的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种改进型压电陶瓷片应力测量装置的结构示意图。附图标记如下：1-电源；2-支撑杆；3-第一位移台；4-第二位移台；5-第一力传感器；6-第二力传感器；7-力传感器显示仪器；8-第一位移传感器；9-第二位移传感器；10-位移传感器显示仪器；11-压电陶瓷片；12-旋钮具体实施方式下面结合具体实施例对本
技术实现思路
做进一步描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的改进型压电陶瓷片应力测量方法的流程图。本实施例的改进型压电陶瓷片应力测量方法包括：S1：调节施加在压电陶瓷片上的电压，并获取施加电压条件下的第一接触压力和第一接触位移，以及未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；请参见图3，图3是本专利技术实施例使用的一种压电陶瓷片模型的结构示意图。在本实施例中，测试中选取压电陶瓷片的材料为PZT-5，形状为圆环状，外径Ф24mm，内径Ф5mm，厚度0.4mm。具体地，将所述压电陶瓷片放置在支撑杆上，压电陶瓷片的正极连接至电源的正极，压电陶瓷片的负极连接至电源的负极。在压电陶瓷片的相对两侧分别设置一个可调节的位移台；在每个位移台上分别设置一个力传感器。此外，在支撑杆与每个位移台之间分别设置一个位移传感器。当调节位移台时，力传感器能够与压电陶瓷片接触，同时力传感器能够与位移传感器的触头接触。在本实施例中，可以采用四种施加电压的方式，即，(一)缓慢施加电压、(二)快速施加电压、(三)缓慢释放电压以及(四)快速释放电压，这四种施加电压的方式均可以获得所述压电陶瓷片的应力值。对于(一)缓慢施加电压的方式，具体过程以下：调节位移台，使力传感器与压电陶瓷元件的接触，并且力传感器与位移传感器的触头接触，随后固定力传感器，并记录所述力传感器的第一读数作为第二接触压力，记录所述位移传感器的第一读数作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进型压电陶瓷片应力测量方法，其特征在于，所述方法包括：S1：调节施加在压电陶瓷片上的电压，并获取施加电压条件下的第一接触压力和第一接触位移，以及未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；S2：判断所述第一接触位移与所述第二接触位移的大小，并根据判断结果计算所述压电陶瓷片的应力值。

【技术特征摘要】
1.一种改进型压电陶瓷片应力测量方法，其特征在于，所述方法包括：S1：调节施加在压电陶瓷片上的电压，并获取施加电压条件下的第一接触压力和第一接触位移，以及未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；S2：判断所述第一接触位移与所述第二接触位移的大小，并根据判断结果计算所述压电陶瓷片的应力值。2.根据权利要求1所述的改进型压电陶瓷片应力测量方法，其特征在于，所述S1包括：向所述压电陶瓷元件施加120V-150V范围的正向电压，测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移；将所述120V-150V的正向电压降低至0V，测量0V时的第二接触压力和第二接触位移。3.根据权利要求1所述的改进型压电陶瓷片应力测量方法，其特征在于，所述S1包括：向所述压电陶瓷元件施加120V-150V范围的正向电压，测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移；将所述120V-150V的正向电压逐次降压，每次降压10-20V，降至0V，测量0V时的第二接触压力和第二接触位移。4.根据权利要求1所述的改进型压电陶瓷片应力测量方法，其特征在于，所述S1包括：在向所述压电陶瓷元件施加电压之前，测量未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；向所述压电陶瓷元件施加120V-150V的正向电压，并测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移。5.根据权利要求1所述的改进型压电陶瓷片应力测量方法，其特征在于，所述S1包括：在向所述压电陶瓷元件施加电压之前，测量未施加电压条件下的第二接触压力和第二接触位移；向所述压电陶瓷元件施加正向电压，每次升高10-20V，逐次加压至120V-150V，并测量120V-150V条件下的第一接触压力和第一接触位移。6.根据权利要求1至5中任一项所述的改进型压电陶瓷片应力测量方法，其特征在于，所述S2包括：S21：判断所述第一接触位移的数值与所述第二接触位移的数值是否相等；若相等，执行S22，若不相等，执行S23；S22：根据所述第一接触压力和所述第二接触压力计算所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇刚，孙艳玲，郭佳佳，于文东，张华伟，雷建军，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61