多功能压电性能测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种多功能压电性能测试装置。所述多功能压电性能测试装置包括U形支撑杆、支撑直杆、绝缘支撑台和电磁控制器；所述U形支撑杆具有长杆和短杆，长杆穿过绝缘支撑台的通孔与支撑弹簧连接，短杆和支撑直杆的其中一个端部夹持待测样品；支撑直杆相对远离待测样品的另一端部穿过绝缘支撑台的通孔与振动源连接；通过电磁控制器的打开或者关闭来实现待测样品在自由振动状态和夹持振动状态之间的转换。换。换。

【技术实现步骤摘要】
多功能压电性能测试装置


[0001]本专利技术涉及压电性能测试
，具体涉及一种多功能压电性能测试装置。

技术介绍

[0002]压电陶瓷材料是在外力作用下可在材料表面产生净电荷的一类重要功能材料。压电系数和机电耦合系数是评价压电陶瓷材料压电性能的两个关键技术指标。准静态法与动态谐振法是目前应用最广泛的压电性能测试方法，并已分别形成国家标准GB11309
‑
89和GB/T3389
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2008。准静态法主要用于测量压电陶瓷的压电系数，例如d
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。测试设备d
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测试仪，例如ZJ
‑
3形d
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压电测量仪等，可以用于准静态法的压电性能测试。动态谐振法主要用于测量压电陶瓷的机电耦合系数。测试设备阻抗分析仪，例如Keysight 4990等，可以用于动态谐振法的压电性能测试。然而，准静态法和动态谐振法分别要求压电陶瓷材料处于夹持振动状态和自由振动状态，因此，在现有的测试装置中需要采用不同的测试设备中并对应设置不同的测试夹具来进行压电性能的测试，同时压电陶瓷样品也需要不停地取放到相应测试设备，因此测试效率较低。目前还未有测试装置单次同步实现准静态法和动态谐振法这两种方法的集成。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种可实现夹持振动状态和自由振动状态转换的多功能压电性能测试装置，可在不换载样品的情况下实现准静态法与动态谐振法的不同压电性能的同步测量，减少了压电陶瓷样品不停取放带来的时间成本和人力成本，测试效率大幅提高。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术提供一种多功能压电性能测试装置，包括U形支撑杆、支撑直杆、绝缘支撑台和电磁控制器；所述U形支撑杆具有长杆和短杆，长杆穿过绝缘支撑台的通孔与支撑弹簧连接，短杆和支撑直杆的其中一个端部夹持待测样品；支撑直杆相对远离待测样品的另一端部穿过绝缘支撑台的通孔与振动源连接；通过电磁控制器的打开或者关闭来实现待测样品在自由振动状态和夹持振动状态之间的转换；打开电磁控制器开关时，电磁控制器产生的磁力使U形支撑杆的长杆处于锁紧状态，待测样品通过支撑直杆与振动源的连接而处于夹持振动状态；关闭电磁控制器开关时，电磁控制器不产生磁力，U形支撑杆的长杆处于自由伸缩状态，因而U形支撑杆的短杆端部与待测样品接触而不施加夹持力使得待测样品处于自由振动状态。
[0005]较佳地，支撑直杆与U形支撑杆的短杆的中心线为同一条直线。
[0006]较佳地，U形支撑杆的短杆端部以及支撑直杆与待测样品接触的端部均为半球形。
[0007]较佳地，待测样品处于夹持振动状态测试的准静态参数包括压电系数。
[0008]较佳地，待测样品处于自由振动状态测试的动态谐振参数包括机电耦合系数Kt和/或Kp。
[0009]较佳地，支撑弹簧的伸缩位移在0
‑
5cm之间可调。
[0010]较佳地，振动源具有频率30Hz~300Hz、压力0.05N~0.5N的输出。
[0011]较佳地，U形支撑杆和支撑直杆同时也作为电极。
[0012]较佳地，所述绝缘支撑台设置有安装槽，所述安装槽与绝缘支撑台上的限位槽相互连通形成通孔，U形支撑杆通过安装槽和限位槽与支撑弹簧相连。
[0013]较佳地，所述绝缘支撑台设置有安装槽，所述安装槽与绝缘支撑台上的限位槽相互连通形成通孔，支撑直杆通过安装槽和限位槽与振动源相连。
[0014]本专利技术提出的可实现自由振动状态与夹持振动状态转换的多功能压电性能测试装置，可以实现单个样品单次装载的情况下分别利用准静态法与动态谐振法测量压电材料的多参数压电性能，简化了测试流程。尤其在高温压电性能的测试中，不需要将待测样品从加热炉腔体中取出，可以直接在高温下转换实现准静态法测试与动态谐振法测试，节省时间，极大提高测试效率。
附图说明
[0015]图1为多功能压电性能测试装置的剖面结构示意图；1
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待测样品，2
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支撑直杆，3
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U形支撑杆，4
‑
绝缘支撑台，5
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支撑弹簧，6
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电磁控制器，7
‑
振动源。
具体实施方式
[0016]以下说明本专利技术所述可实现自由振动状态与夹持振动状态转换的多功能压电性能测试装置。
[0017]所述多功能压电性能测试装置可用于不同尺寸和不同形状的待测样品。在具体示例中，待测样品的厚度为0.5
‑
2mm，直径为10
‑
20mm。
[0018]所述多功能压电性能测试装置包含U形支撑杆。U形支撑杆具有长杆和短杆。待测样品被夹持在U形支撑杆的短杆和支撑直杆之间。由于通孔的固定作用与支撑弹簧的弹力作用，U形支撑杆可以在竖直方向上进行移动。因此，通过控制支撑弹簧的弹性位移可以调节所述U形支撑杆的位置以适应不同尺寸的待测样品。一些实施方式中，支撑弹簧的伸缩位移范围在0
‑
5mm之间可调。
[0019]作为优选，U形支撑杆的短杆的端部为半球形。这样可以更好地夹持待测样品。
[0020]长杆穿过绝缘支撑台的通孔与支撑弹簧连接。即直接在绝缘支撑台上形成通孔可以使得长杆穿过通孔与支撑弹簧连接。一些技术方案中，绝缘支撑台设置有安装槽，所述安装槽与绝缘支撑台上的限位槽相互连通形成通孔。借此，U形支撑杆通过安装槽和限位槽与支撑弹簧相连。
[0021]所述U形支撑杆的长杆和短杆可以通过机械连接的方式分段设计，也可以为一体化配置。优选地，所述U形支撑杆为一体成型。
[0022]支撑直杆相对远离待测样品的端部穿过绝缘支撑台的通孔与振动源连接。一些技术方案中，绝缘支撑台设置有安装槽，所述安装槽与绝缘支撑台上的限位槽相互连通形成通孔。借此，支撑直杆通过安装槽和限位槽与振动源相连。
[0023]支撑直杆与U形支撑杆的短杆的中心线为同一条直线。这样可以稳定地夹持待测样品以利于提高测试结果的准确性。
[0024]为了压电材料的高温压电性能测试环境，U形支撑杆的短杆与支撑直杆的材料优选为耐高温材料，例如金属材料。作为示例，选择使用加工性能优异、抗氧化性强的Inconel 718高温合金材质。上述材料能够满足测试装置在高温环境（例如600℃）的使用要求。
[0025]所述多功能压电性能测试装置还包括电磁控制器。通过电磁控制器的打开或者关闭来实现待测样品在自由振动状态和夹持振动状态之间的转换。当打开电磁控制器开关时，通过电磁控制器产生的磁力使U形支撑杆的长杆处于锁紧状态，U形支撑杆整体被固定，待测样品通过支撑直杆与振动源的连接而处于夹持状态。即、电磁控制器为打开模式时，电磁控制器能够实现U形支撑杆长杆的锁紧，使U形支撑杆固定保持静止。通过调节振动源的振幅和频率等，对压电陶瓷材料在夹持振动状态下的准静态压电系数d
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进行测量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能压电性能测试装置，其特征在于，包括U形支撑杆、支撑直杆、绝缘支撑台和电磁控制器；所述U形支撑杆具有长杆和短杆，长杆穿过绝缘支撑台的通孔与支撑弹簧连接，短杆和支撑直杆的其中一个端部夹持待测样品；支撑直杆相对远离待测样品的另一端部穿过绝缘支撑台的通孔与振动源连接；通过电磁控制器的打开或者关闭来实现待测样品在自由振动状态和夹持振动状态之间的转换；打开电磁控制器开关时，电磁控制器产生的磁力使U形支撑杆的长杆处于锁紧状态，待测样品通过支撑直杆与振动源的连接而处于夹持振动状态；关闭电磁控制器开关时，电磁控制器不产生磁力，U形支撑杆的长杆处于自由伸缩状态，因而U形支撑杆的短杆端部与待测样品接触而不施加夹持力使得待测样品处于自由振动状态。2.根据权利要求1所述的多功能压电性能测试装置，其特征在于，支撑直杆与U形支撑杆的短杆的中心线为同一条直线。3.根据权利要求1或2所述的多功能压电性能测试装置，其特征在于，U形支撑杆的短杆端部以及支撑直杆与待测样品接触的端部均为半球形。4.根据权利要求1至3中任一项所述的多功能压电性能测试装置，其特征在于，待测样品处于夹持振...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志勇，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：