一种压电材料的压电系数测量方法技术

本发明专利技术公开了一种压电材料的压电系数测量方法，通过驱动装置来调整探头的下压速度，先通过较快的下压速度移动探头，再以较慢的下压速度准确地下压压电薄膜材料，通过对压电薄膜材料施加较小的初始压力，从而提高测量的范围和测量效率。

A method for measuring piezoelectric coefficient of piezoelectric materials

【技术实现步骤摘要】
一种压电材料的压电系数测量方法
本专利技术涉及压电系数测量领域，尤其涉及一种压电材料的压电系数测量方法。
技术介绍
压电材料的压电系数测量方法有：直接加力测量法(Berlincourtmethod)，激光干涉法(laserinterferometer)，激光多普勒测振仪(laserscanningvibrometers)和压电力显微镜(Piezoelectricforcemicroscopes)。其中，激光干涉法，激光多普勒测振仪和压电力显微镜法都是通过逆压电效应，即通过加电压信号使材料产生形变效果，测量压电系数，其测量精度高，但是设备昂贵，且对测量环境的要求高。直接加力测量法是利用正压电效应，即通过加力使材料产生电荷的方式，测量压电系数，这种方法虽然在测量精度方面比不上其他3种测量方法，但是测量装置的价格便宜，使用操作简单。目前常用的测量方法采用的测试装置如图3所示，包括电磁驱动1、电极2、参考样片3、绝缘住4、探头5，具体的，将被测样品6固定在两个电极5之间，通过电磁驱动1的交变信号产生振动，使被测样品6所受力的大小发生有规律的变化，并比较由被测样品6在电容C1产生的电信号大小与已知压电系数的参考样片3在电容C2产生的电信号大小的关系得出样品1的压电系数，一般设定C1＝C2。但是这种测量装置一般只能测量厚度在100m以上的压电陶瓷材料，而不能测量厚度在10m以下的压电薄膜材料。另外，为使振动信号有效的传递到被测样品6，施加在被测样品6两端的初始力大小一般在几十克以上。这种情况下测得的压电系数实际上仅为被测样品6在该力附近的压电系数，不能准确反应压电材料的真实特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种压电材料的压电系数测量方法，采用压电系数测量装置来测量压电薄膜材料，操作简单，测量范围广，测量时间短。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种压电材料的压电系数测量方法，采用压电系数测量装置来测量压电薄膜材料；所述压电系数测量装置包括加力装置、探针、信号处理装置，所述探针与压电薄膜材料的电极连接，所述探针通过导线与信号处理装置连接；所述加力装置包括探头、力传感器和驱动装置，所述力传感器与驱动装置通过导线与信号处理装置连接；探头位于初始位置，测量出探头与压电薄膜材料之间的距离为H；驱动装置驱动探头向下移动，以使探头下压压电薄膜材料，当力传感器输出给信号处理装置的信号表明探头施加给压电薄膜材料的压力大于等于F时，所述信号处理装置获取压电薄膜材料的电信号为A，其中，所述探头在H区间下压过程中，至少一段时间内，所述探头的下压速度由快变慢。作为上述方案的改进，所述探头的初始下压速度为a0，当探头与压电薄膜材料之间的距离为(0.1～0.6)*H时，所述探头的下压速度为(0.01～0.5)a0。作为上述方案的改进，所述探头的初始下压速度为a0，当探头与压电薄膜材料之间的距离为(0.1～0.3)*H时，所述探头的下压速度为(0.01～0.2)a0。作为上述方案的改进，所述探头的下压速度以恒定值递减。作为上述方案的改进，所述驱动装置包括电机、传动杆和可动模块，所述电机通过传动杆与可动模块连接，所述电机通过传动杆驱动所述可移动模块移动，所述探头随所述可动模块移动。作为上述方案的改进，所述探头包括接触部和与接触部连接的弹性件，所述接触部由导电金属制成，所述弹性件为弹簧。作为上述方案的改进，所述探针包括第一探针和第二探针，所述第一探针与压电薄膜材料的第一电极连接，所述第二探针与压电薄膜材料的第二电极连接，所述第一探针和第二探针通过导线与信号处理装置形成连接，以使信号处理装置获取压电薄膜材料产生的电信号。作为上述方案的改进，所述探针与压电薄膜材料的第一电极连接，所述接触部与压电薄膜材料的第二电极连接，所述探针与接触部通过导线与信号处理装置形成连接，以使信号处理装置获取压电薄膜材料产生的电信号。作为上述方案的改进，所述探头的初始位置与压电薄膜材料的距离大于40mm。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术通过驱动装置来调整探头的下压速度，先通过较快的下压速度移动探头，再以较慢的下压速度准确地下压压电薄膜材料，通过对压电薄膜材料施加较小的初始压力，从而提高测量的范围和测量效率。此外，本专利技术根据所需测量力的大小，采用不同的下压速度，即能保证测量精度又能保证测量速度。若所需测量力较小，则探头的下压速度较慢，可以避免探头与被测物接触时产生的冲力过大，甚至超过所需的测量力，从而保证测量的精度；若所需测量力较大，则探头可以通过快速移动，使施加的力短时间内达到所需值，从而提高测量速度。附图说明图1是本专利技术实施例1的压电系数测量装置测量压电薄膜材料的示意图；图2是本专利技术实施例2的压电系数测量装置测量压电薄膜材料的示意图；图3是现有压电系数测量装置测量压电薄膜材料的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术提供的一种压电材料的压电系数测量方法，采用压电系数测量装置来测量压电薄膜材料；所述压电系数测量装置包括加力装置、探针、信号处理装置，所述探针与压电薄膜材料的电极连接，所述探针通过导线与信号处理装置连接；所述加力装置包括探头、力传感器和驱动装置，所述力传感器与驱动装置通过导线与信号处理装置连接；探头位于初始位置，测量出探头与压电薄膜材料之间的距离为H；驱动装置驱动探头向下移动，以使探头下压压电薄膜材料，当力传感器输出给信号处理装置的信号表明探头施加给压电薄膜材料的压力大于等于F时，所述信号处理装置获取压电薄膜材料的电信号为A，其中，所述探头在H区间下压过程中，至少一段时间内，所述探头的下压速度由快变慢。本专利技术通过驱动装置来调整探头的下压速度，先通过较快的下压速度移动探头，再以较慢的下压速度准确地下压压电薄膜材料，通过对压电薄膜材料施加较小的初始压力，从而提高测量的范围和测量效率。需要说明的是，本专利技术压电薄膜材料的测试压力可以从较小的F0开始进行测试，并可通过加力装置来对压电薄膜材料进行加力，以达到所需的测试压力F。由于本专利技术压电薄膜材料的初始压力F0可以达到很小的值，因此本专利技术压电薄膜材料的测试范围可以很广。进一步地，本专利技术根据所需测量力的大小，采用不同的下压速度，即能保证测量精度又能保证测量速度。若所需测量力较小，则探头的下压速度较慢，可以避免探头与被测物接触时产生的冲力过大，甚至超过所需的测量力，从而保证测量的精度；若所需测量力较大，则探头可以通过快速移动，使施加的力短时间内达到所需值，从而提高测量速度。需要说明的是，探头与压电薄膜材料之间的距离、以及探头的下压速度对测量的精度起着重要的影响。本专利技术探头的初始下压速度为a0，当探头向下移动到一定的位置时，优选的，当探头与压电薄膜材料之间的距离为(0.1～0.6)*H时，探头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电材料的压电系数测量方法，其特征在于，采用压电系数测量装置来测量压电薄膜材料；/n所述压电系数测量装置包括加力装置、探针、信号处理装置，所述探针与压电薄膜材料的电极连接，所述探针通过导线与信号处理装置连接；/n所述加力装置包括探头、力传感器和驱动装置，所述力传感器与驱动装置通过导线与信号处理装置连接；/n探头位于初始位置，测量出探头与压电薄膜材料之间的距离为H；/n驱动装置驱动探头向下移动，以使探头下压压电薄膜材料，当力传感器输出给信号处理装置的信号表明探头施加给压电薄膜材料的压力大于等于F时，所述信号处理装置获取压电薄膜材料的电信号为A，/n其中，所述探头在H区间下压过程中，至少一段时间内，探头的下压速度由快变慢。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电材料的压电系数测量方法，其特征在于，采用压电系数测量装置来测量压电薄膜材料；
所述压电系数测量装置包括加力装置、探针、信号处理装置，所述探针与压电薄膜材料的电极连接，所述探针通过导线与信号处理装置连接；
所述加力装置包括探头、力传感器和驱动装置，所述力传感器与驱动装置通过导线与信号处理装置连接；
探头位于初始位置，测量出探头与压电薄膜材料之间的距离为H；
驱动装置驱动探头向下移动，以使探头下压压电薄膜材料，当力传感器输出给信号处理装置的信号表明探头施加给压电薄膜材料的压力大于等于F时，所述信号处理装置获取压电薄膜材料的电信号为A，
其中，所述探头在H区间下压过程中，至少一段时间内，探头的下压速度由快变慢。


2.如权利要求1所述的压电材料的压电系数测量方法，其特征在于，所述探头的初始下压速度为a0，当探头与压电薄膜材料之间的距离为(0.1～0.6)*H时，所述探头的下压速度为(0.01～0.5)a0。


3.如权利要求1所述的压电材料的压电系数测量方法，其特征在于，所述探头的初始下压速度为a0，当探头与压电薄膜材料之间的距离为(0.1～0.3)*H时，所述探头的下压速度为(0.01～0.2)a0。


4.如权利要求1所述的压电材料的压电系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈显锋，
申请(专利权)人：佛山市卓膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44