用于圆管型压电元件d15压电常数测量使用的切向加力部件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于圆管型压电元件ｄ１５压电常数测量使用的切向加力部件，包括受力加压固定件、受力加压件、调节螺栓和绝缘套，调节螺栓末端安装绝缘套；受力加压固定件为一Ｕ型的金属框架，其一根立柱的中间有一水平螺孔，水平螺孔对准受力加压固定件的另一根立柱的中心垂直线，调节螺栓由外向内穿入所述的水平螺孔；受力加压件为一Ｌ型的方柱形金属杆，使用时倒置安装在所述的受力加压固定件内，该受力加压件的竖柱的外侧面上、与所述的调节螺栓相对应的位置处设有一半球形凹槽，与调节螺栓末端安装的绝缘套相配合，该受力加压件的横柱外侧面上还开有一水平半圆凹槽。该切向加力部件结构简单、操作方便、适用性很强。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种压电材料切向压电应变常数(简称d,s压电常数) 测量装置中的加力部件，特别是涉及采用准静态法测量圓管型压电元件d15 压电常数装置中使用的一种切向加力部件。
技术介绍
d15压电常数是表征压电材料压电性能的重要参数之一，以往采用动态法 进行测量(具体方法可参见IEEE标准IEEE Standard on Piezoelectricity, ANSI/IEEE Std. 176-1987，国家标准GB/T3389. 6-1997压电陶乾材料性能测 试方法，长片厚度切变振动模式)，动态法测量d,s压电常数是通过测量压电 被测试样的谐振和反谐振频率后，再经过计算而得到的，是目前国内外通常 使用的一种方法。但动态法是一种间接测量方法，而且测试过程烦瑣，计算 复杂，测量中要求满足一定的边界条件，局限性大，只能测量满足特定形状、 规格和尺寸要求的标准试样(例如尺寸比例长、宽、厚为12:6:1)，所 以实用性较差。采用准静态法测量压电常数，是通过对压电元件施加低频交 变力和测出压电元件在受到低频交变力作用下由于自身压电效应而产生出 的压电电荷得到其压电常数，根据压电材料内部晶体结构分布和对称性的差 异，同一种压电材料会具有纵向(d33)、横向(d31)及切向(d,s)等几个完全 不同方向的压电常数，因此，如何产生出不同方向的低频交变力是准静态法 测量压电材料压电常数的重要前提，无论从理论还是从实际上讲，采用准静 态法测量d33纵向压电常数的纵向低频交变力比较容易实现，采用准静态法 测量(13,横向压电常数的横向低频交变力难度增大，而采用准静态法测量d15 切向压电常数的切向低频交变力最难实现。本专利技术人在2007年申报的专利技术 专利"用于切向压电应变常数d15测量中使用的切向加力部件，，(申请号 200710120432.6 )给出了可用于矩形块和片型压电元件山5压电常数准静态 法测量中使用的几种切向加力部件的设计方案，解决了采用准静态法测量矩 形块和片型压电元件d,5压电常数过程中如何施加切向作用力的问题，但由 于在压电元件的实际应用中，除了矩形块和片型压电元件外，还经常会使用到圓管型压电元件，而圆管型压电元件的d,5压电常数在测量时需要将切向 作用力直接施加在圓管型压电元件的内外管壁上，由于其受力面为曲面而非 平面，对其施加切向作用力难度更大，至今为止国内外都尚未找到较好的办 法通过直接对圓管型压电元件施加切向作用力而测得其(115压电常数。因此， 如何解决对圓管曲面施加切向作用力成为本领域人员采用准静态法测得圆 管型压电元件d,5压电常数的关键问题。
技术实现思路
本技术的目的在于为解决对圓管曲面施加切向作用力的问题，实 现圆管型压电元件(115压电常数的准静态法测量，从而提供一种能够对圆管 型压电元件内外管壁施加切向作用力的切向加力部件，该部件简单实用、能够将一个纵向低频交变力转换为切向低频交变力施加在被测圆管型压电元 件上，满足其准静态法d,5压电常数的测量需要。 本技术的目的是这样实现的本技术提供的用于圆管型压电元件l压电常数准静态法测量中使 用的切向加力部件(见图l-a、图1-b、图2-a和图2-b),包括受力加压固 定件1-Q1、受力加压件l-02;其特征在于，还包括调节螺栓l-03和绝缘套 1-04,所述的绝缘套1-04的头部为半球形的，所述的调节螺栓l-03末端安 装所述的绝缘套1-04;所述的受力加压固定件1-01为一U型的金属框架， 该受力加压固定件1-01的一根立柱的中间有一水平螺孔，所述的水平螺孔 对准所述的受力加压固定件1-01的另一根立柱的中心垂直线，所述的调节 螺栓1-03由外向内穿入所述的水平螺孔；所述的受力加压件1-02为一 L型的方柱形金属杆，使用时倒置安装在 所述的受力加压固定件1-01内，该受力加压件1-02的竖柱的外侧面上、与 所述的调节螺栓1-03相对应的位置处设有一半球形凹槽，与所述的调节螺 栓1-03末端安装的绝缘套1-04的头部相配合，该受力加压件1-02的横柱 外侧面上还开有一水平半圆凹槽1-07，使用时作为受力端面也可以方便地进 行受力位置的横向移动。在上述的技术方案中，所述的受力加压固定件1-01的U型的金属框架 的一根立柱是圆柱形杆1-08，而另一根立柱为方柱形杆1-09，底边为方柱形1-10，在方柱形底边1-10的外侧面也开有一水平半圆凹槽。使用时只需把圆管型压电元件套在U型受力加压固定件的圆柱上，将L 型受力加压件倒置插入到U型受力加压固定件开口内，旋转调节螺栓将圆管 型压电元件夹住及固定。本技术在^f吏用时将圓管型压电元件1-05套在U型的受力加压固定 件1-Ol的圆柱上，用倒置L型的受力加压件1-02的竖边方柱将其压住，此 时，受力加压件1-02的4黄边方柱末端应朝向受力加压固定件1-01的圆柱一 边且位于圆柱顶的上面，然后旋转调节螺栓l-03, ^使其末端绝缘套1-04的 半球头顶在受力加压件1-02竖边方柱体外端面上的半^l形凹槽内，将圆管 型压电元件1-05的管壁牢牢固定在受力加压固定件1-01的圆柱体与受力加 压件1-02的竖边方柱体之间，沿被夹住的管壁厚度中心位置方向对整个切 向加力部件中受力加压件1-02的受力端面和受力加压固定件l-Ol的受力端 面施加低频纵向交变力F3(见图3a和图3b),安装在切向加力部件中的圆管 型压电元件1-05在此过程中受到静态夹持力F,和切向低频交变力Fs的同时 作用(见图3c),由于静态夹持力F,与切向低频交变力F5相垂直，不会对圆 管型压电元件受到切向低频交变力Fs作用后由于压电效应产生的压电电荷 数量产生影响，也就是说只有切向低频交变力Fs对测量圓管型压电元件的 d,5压电常数发生作用，因此，可以通过本技术提供的切向加力部件中得 到圆管型压电元件d,5压电常数测量所需要的切向作用力。应用本技术设计制作能够对圓管型压电元件施加切向作用力的切向加力部件(参见实施例1);将本技术直接使用在目前国内外广泛使用 的ZJ系列准静态(133测量仪上测量圆管型压电元件的d,5压电常数(参见实施 例2 )。本专利技术的优点在于本专利技术提供的用于圆管型压电元件d"压电常数测量使用的切向加力部 件，把圆管型压电元件d5压电常数准静态法测量中所必需且难以实现的切 向力，通过一个比较简单的部件就能从目前易于实现的纵向低频交变力中得 到，使得制作准静态法测量圓管型压电元件d,s压电常数专用仪器及装置的 核心问题得以解决，该切向加力部件结构简单、操作方便、适用性很强，不 但可以对圆管型压电元件提供di5压电常数测量所需要的切向作用力，还可以对其它矩形块或矩形片压电元件提供d,5压电常数测量所需要的切向作用力(参见实施例3)。附图说明以下结合附图和实施例来详细说明本技术的切向加力部件，其中图la本技术切向加力部件中U型的受力加压固定件结构示意图图lb本技术切向加力部件中L型的受力加压件结构示意图图2a本技术中的U型的受力加压固定件另一种结构示意图图2b本技术中L型的受力加压件另一种结构示意图图3a本技术切向加力部件结构示意图图3b本技术的切向加力部件组成立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于圆管型压电元件ｄ↓［１５］压电常数测量使用的切向加力部件，包括受力加压固定件（１－０１）、受力加压件（１－０２）；其特征在于，还包括调节螺栓（１－０３）和绝缘套（１－０４），所述的绝缘套（１－０４）的头部为半球形的，所述的调节螺栓（１－０３）末端安装所述的绝缘套（１－０４）；所述的受力加压固定件（１－０１）为一Ｕ型的金属框架，该受力加压固定件（１－０１）的一根立柱的中间有一水平螺孔，所述的水平螺孔对准所述的受力加压固定件（１－０１）的另一根立柱的中心垂直线，所述的调节螺栓（１－０３）由外向内穿入所述的水平螺孔；　所述的受力加压件（１－０２）为一Ｌ型的方柱形金属杆，使用时倒置安装在所述的受力加压固定件（１－０１）内，该受力加压件（１－０２）的竖柱的外侧面上、与所述的调节螺栓（１－０３）相对应的位置处设有一半球形凹槽，与所述的调节螺栓（１－０３）末端安装的绝缘套１－０４的头部相配合，该受力加压件（１－０２）的横柱外侧面上还开有一水平半圆凹槽（１－０７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘潮，陈守六，鲍小琪，易晓星，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]