传输法测试压电陶瓷参数
压电陶瓷dcs3参数
压电陶瓷dcs3参数全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：压电陶瓷（DCS3）是一种具有压电效应的陶瓷材料，其参数对于压电陶瓷的应用至关重要。
压电陶瓷由于其优异的压电性能、机械性能和化学稳定性，在声学、传感、电声、声表面波设备等领域都有广泛的应用。
在工程领域中，压电陶瓷的参数对于设计和使用压电材料的设备至关重要。
深入了解压电陶瓷DCS3的参数对于工程应用具有重要的意义。
压电陶瓷DCS3的参数之一是压电系数。
压电系数是压电陶瓷材料的一个重要参数，它描述了材料在受到机械应力时产生的电荷量与机械应力的关系。
对于压电陶瓷而言，压电系数的大小直接影响到其在传感、换能器等领域的性能表现。
准确测定和掌握压电陶瓷DCS3的压电系数是非常重要的。
压电陶瓷DCS3的谐振频率也是一个重要参数。
谐振频率是指在给定的尺寸和结构条件下，压电陶瓷在电场作用下产生的机械谐振频率。
该参数直接影响了压电陶瓷在振动传感和滤波器等领域的应用效果。
对于设计和制造具有特定频率响应特性的压电陶瓷设备而言，准确控制谐振频率至关重要。
压电陶瓷DCS3的介电常数也是一个重要的参数。
介电常数描述了材料对电场的响应能力，是一个衡量材料绝缘性能的重要参数。
对于压电陶瓷而言，介电常数的大小直接影响到其在电声换能器、压电陶瓷储能器等设备中的性能表现。
准确掌握压电陶瓷DCS3的介电常数对于实现其在电声应用中的最佳效果至关重要。
压电陶瓷DCS3在不同温度和频率下的参数变化也是需要重点关注的。
由于压电陶瓷在实际工程应用中会受到温度和频率的影响，因此对于其参数随温度和频率的变化规律进行研究和分析，对于完善压电陶瓷材料的工程应用具有重要的意义。
压电陶瓷DCS3的参数对于其在工程应用中的性能表现起着至关重要的作用。
在设计和使用压电陶瓷材料的设备时，需全面了解并准确掌握其各项参数，以确保其在特定应用条件下具有良好的性能表现。
需要加强对其参数变化规律的研究，以进一步完善压电陶瓷材料在工程领域的应用效果。
压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷性能参数解析压电陶瓷是一种能够将电能转化为机械动能的材料。
它具有压电效应，即当施加电场时，会在陶瓷晶体中产生机械变形；反之，当施加机械应力时，会在陶瓷晶体中产生电荷积累。
这种特性使得压电陶瓷在传感器、声学器件、电子器件等领域得到广泛应用。
本文将介绍一些常见的压电陶瓷性能参数。
1.压电系数：压电系数是衡量压电材料性能的重要参数，用于描述材料在施加外部压力或电场时的响应情况。
它可分为压电应变系数d和压电电场系数g。
压电应变系数d用于描述压电陶瓷在施加电场时的形变情况，通常以毫米/伏作为单位。
压电电场系数g用于描述压电陶瓷在施加应力时产生的电荷量，通常以库伦/牛作为单位。
2.介电常数：介电常数是衡量材料在电场作用下电荷积累能力的参数。
压电陶瓷的介电常数通常以两个维度进行描述，分别为介电常数的相对静电介电常数（εr）和相对介电常数（εr）。
3.矫顽场和剩余极化：矫顽场是指施加电场或机械应力后，压电陶瓷尚未发生压电效应的最大电场或应力值。
剩余极化是指当外场消除时，材料中保留的极化强度。
这两个参数都能够反映压电陶瓷的稳定性和可逆性。
4.力常数和耦合系数：力常数是描述压电陶瓷的力-位移耦合效应的参数，标志着材料在施加电场时的机械响应程度。
耦合系数是力常数的相对值，是一种无量纲参数，常用于比较不同材料之间的压电性能。
5.介质损耗和压电品质因数：介质损耗是指压电陶瓷在工作频率下由于材料自身的损耗所导致的能量损失。
压电品质因数是衡量压电陶瓷在工作频率下损耗程度的参数，取决于介质损耗和介电常数等因素。
6.工作温度范围：工作温度范围是指压电陶瓷在正常工作条件下可以承受的温度范围。
这是一个重要的参数，因为一些压电材料在高温或低温环境中性能会发生变化。
以上是一些常见的压电陶瓷性能参数。
不同的应用场景对这些参数的需求也有所不同，因此在选用压电陶瓷材料时，需要根据具体的应用需求对这些性能参数进行综合考虑。
压电陶瓷的性能参数对材料的性能和应用特性有着重要的影响，因此对于压电材料的研究和理解是非常重要的。
压电陶瓷主要参数-泊松比σ与居里点
泊松比是由均已分布的垂直应力所经起的横向应变与相应的垂直应变之比
泊松比是由均已分布的垂直应力所经起的横向应变与相应的垂直应变之比。
泊松ห้องสมุดไป่ตู้是一个与谐振频率和耦合区域的共振相关的量。
压电体的电介（常数）ε随着温度T的上升变化到无穷大。结果，晶体变得不稳定，晶体系统将迅速改变对边界的一个特定的温度θ。
这个温度θ是一个居里点，并显示了临输出温度为散失极化和压电特性的。介电常数ε从高温区变化遵特以下公式：
压电陶瓷参术
<三> 实验步聚
1．fr、fa的测量
把压电振子接入测试线路的A、B两点如（图一），终端电阻 、 接1kΩ或5.1Ω（拨K2 波段开关），K1拨到样品挡，调节讯号发 生器从低频到高频，使超高频电压表指示最大。此时电子计数 频率计上的读数，即为谐振频率。拨开K2，使终端电阻接到1k 处，继续增大信号发生器的频率，使高频电压表指示最小，此 时数字频率计上指示的频率，即为反谐振频率。
图一 π型网络传输法测试线路
将压电振子在谐振频率附近的参数和特性用一 相应电路的参数和特性来表示，这个电路称为电振 子的等效电路。 L1——动态电感。 C1——动态电容。 R1——动态电阻（或串联谐振电阻） C0——并联电容（或静态电容）
图二
等效电路
压电陶瓷材料的机电耦合系数是综合反映压电陶 瓷材料性能的参数，是衡量材料压电性能好坏的一个 重要物理量。它反映了压电陶瓷材料的机械能与电能 之间的耦合效应。通过谐振频率和反谐振率（如果较 小的话）可直接计算。
<四> 注意事项
信号发生器在开机前，应将输出细调电位器旋至最小， 开机后过载指示灯熄灭后，再逐渐加大输出幅度。面板上的 六挡按键开关，用作波段的选择，根据所需频率，可按下相 应的按键开关，然后再用按键开关上方的三个频率扭按十进 制原则细调到所需频率。 当输出旋扭开得较大，过载指示灯亮，表示输出过载， 应减小输出幅度。如果指示灯一直亮。应停机检查故障。
将压电振子（经极化工艺处理的压电陶瓷片）接入一特 定的传输网络中（如图一A、B两点），外加一定的信号电压 给压电振子，并逐步改变电压频率，当频率调到某一数值时， 压电振子产生谐振。此时振子阻抗最小，输出电流最大，以 表示最小阻抗（或最大导纳）的频率。当频率继续增大到另 一频率时，振子阻抗最大，输出电流最小，以表示最大阻抗 （或最小导纳）的频率。我们把阻抗最小的频率近似作为谐 振频率，阻抗最大的频率近似作为反谐振频率。
压电陶瓷片主要参数
压电陶瓷片主要参数
压电陶瓷片是一种用来发声的新型智能元件，它的出现便开创了现代声学技术
的一个崭新篇章。
该片由导电玻璃/电子基材以及表面强度层组成，其中导电玻璃/电子基材主要由高温烧结的压电陶瓷和可抗热韧性的电子基材构成,当外加电场即
使产生压陷，超声波可由此系统发出。
压电陶瓷片的主要参数包括尺寸、厚度、电容量、超声反射系数、频率和电压。
其中，片子尺寸对其工作有非常大的影响，尺寸越大，其反应的尺度就越大，电容量就越大;厚度过厚也会降低其超声能力，最佳厚度为0.381mm；超声反射系数通
常在20-40，这取决于其介质和常数；超声频率可以从1-20kHz，该参数受尺寸、
厚度和介质参数影响；最后，电压越大，超声能力越强。
因此，压电陶瓷片的主要参数的设计制造的精度和实用性都是极为关键的，确
保压电陶瓷片的可靠性和质量。
正确地掌握这些参数，可以有效地协助工程师们科学地选定、定制和使用各种压电陶瓷片。
压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷性能参数解析T=cS(1-6)式中，S为弹性顺度常数，单位为m2/N；C为弹性劲度常数，单位为N/m2。
但是，任何材料都是三维的，即当施加应⼒于长度⽅向时，不仅在长度⽅向产⽣应变，宽度与厚度⽅向上也产⽣应变。
设有如图1-2所⽰的薄长⽚，其长度沿1⽅向，宽度沿2⽅向。
沿1⽅向施加应⼒T1，使薄⽚在1⽅向产⽣应变S1，⽽在⽅向2上产⽣应变S2，由（1-5）式不难得出S1=S11T1(1-7)S2=S12T1(1-8)上⾯两式弹性顺度常数S11和S12之⽐，称为迫松⽐，即(1-9)它表⽰横向相对收缩与纵向相对伸长之⽐。
同理，可以得到S13，S21，S22，其中，S22=S11，S12。
极化过的压电瓷，其独⽴的弹性顺度常数只有5个，即S11，S12，S13，S33和S44。
独⽴的弹性劲度常数也只有5个，即C11，C12，C13，C33和C44.由于压电瓷存在压电效应，因此压电瓷样品在不同的电学条件下具有不同的弹性顺度常数。
在外电路的电阻很⼩相当于短路，或电场强度E=0的条件下测得的称为短路弹性顺度常数，记作S E。
在外电路的电阻很⼤相当于开路，或电位移D=0的条件下测得的称为开路弹性顺度常数，记作S D。
由于压电瓷为各向异相性体，因此共有下列10个弹性顺度常数：S E11，S E12，S E13，S E33，S E44，S D12，S D13，S D33，S D44。
同理，弹性劲度常数也有10个：C E11，C E12，C E13，C E33，C E44，C D11，C D12，C D13，C D33，C D44。
（4）机械品质因数。
压电陶瓷材料电学性能参数测量研究
MU EI
=
-
ML EI
( 8)
由式( 8) 可得
MU = ML = M
( 9)
在分隔面上由弯矩和力的关系式
M U + M L = FH
( 10)
有
F=
2M H
( 11)
将式( 9) 代入式( 5) 得( 其中 I =
BH 12
3
)
:
M=-
d31E3 BH
8s
E 11
( 12)
将式( 12) 代入式( 8) 得:
( Solid M echanic Center of BeiHan g U niversit y, Beij in g 100083, China)
Abstract: W ith the deflectio n of piezoelectr ic bimorphs under a cer tain voltage field and test data w hich were g ot
关键词: 压电陶瓷; 双层压电梁; 挠度; 电学性能参数; 激光测振仪 中图分类号: O 348. 11; V 249. 121 文献标识码: A
Evaluation of the Electric Parameters of Piezoel ectric Materials
ZHAO Shou-gen, CHENG Wei
d31 = (
D T
3 1
)
E=
(
S E
1 3
)
T
( 18)
图 5 静态参数法装置示意图 F ig . 5 D ev ices of the static state metho d
压电陶瓷测量基本知识
压电陶瓷及其测量原理近年来，压电陶瓷的研究发展迅速，取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中，成为不可或缺的现代化工业材料之一。
由于压电材料的各向异性，每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同，这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。
同时，压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。
（一）压电陶瓷的主要性能及参数（1）压电效应与压电陶瓷在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。
这两种正、逆压电效应统称为压电效应。
晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式，即晶体的对称性所决定。
在声波测井仪器中，发射探头利用的是正压电效应，接收探头利用的是逆压电效应。
（2）压电陶瓷的主要参数1 、介质损耗介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。
在交变电场下，电介质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相），由电导过程所引起；另一种为无功部分（异相），由介质弛豫过程所引起。
介质损耗是异相分量与同相分量的比值，如图1 所示，I C为同相分量，I R为异相分量，I C与总电流I的夹角为，其正切值为tan 1CR其中3为交变电场的角频率, R为损耗电阻，C为介质电容。
s R1C1 s L1图1交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时）2、机械品质因数机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时，材料内部能量消耗程度的一个参数，它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。
机械品质因数越大，能量的损耗越小。
产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。
机械品质因数Q m的定义为:谐振时振子储存的机械能 cQm谐振时振子每周所损失的机械能2兀机械品质因数可根据等效电路计算而得式中R1为等效电阻（Q）, s为串联谐振角频率（Hz ）, C1为振子谐振时的等效电容（F），L1为振子谐振时的等效电感。
压电陶瓷材料的性能测试和应用研究
压电陶瓷材料的性能测试和应用研究压电陶瓷材料：性能测试和应用研究概述压电陶瓷材料是一种具有压电效应的陶瓷材料，原理是在外加电场作用下会产生形变，反之，在受到机械应力的作用下也会产生电荷的积累。
由于其天然抗腐蚀性和高耐磨性，在众多领域都有广泛的应用，如声波传感器、压力传感器、可调谐滤波器等。
性能测试压电陶瓷材料的性能测试主要包括压电性能、介电性能、机械性能等。
压电性能是评估压电陶瓷材料性能的最重要指标之一，是描述材料能量转换效率的指标。
常用的压电系数包括短路压电系数$d_33$，开路压电系数$d_31$等。
在测试中，通常使用震荡器和电荷放大器来测量，通过调节频率和电极间距来测量压电系数。
介电性能是指压电材料在电场下的电容率和损耗因子。
在实际应用中，学者和工程师会考虑介电响应时间和介电滞后等因素。
介电性能的主要测试方法是测试材料的电容量和介电损耗，通过调整电源电压和频率来改变测试条件。
除了压电性能和介电性能外，机械性能也是评估压电陶瓷材料质量的一个关键指标，包括材料的硬度、弹性模量、磨损和断裂韧性等。
硬度测试通常使用维氏硬度计，磨损测试可使用磨损试验机，断裂韧性则可通过在试样上施加负载来测试材料的压缩、拉伸和弯曲分别使用。
应用研究压电陶瓷材料在许多领域中都有广泛的应用，如声波传感器、可调谐滤波器和振动器等。
下面将重点介绍它们在可调谐滤波器和声波传感器上的应用。
压电陶瓷材料的可调谐滤波器在移动通信、军事等领域中有重要的应用。
可调谐滤波器的主要作用是帮助减少选频器中的失真，它可以自动调整石英谐振器，帮助减小干扰和降低噪音水平。
当前，在移动电话和移动网络中普遍采用压电陶瓷材料制成的可调谐谐振器。
压电陶瓷材料在声波传感器，无线感应器和控制器等领域中同样有广泛的应用。
声波传感器通常使用压电陶瓷制成，以提高传感器的性能，同时还可以在多频段中工作。
压电材料的应力和变形可以被电极捕获并检测，以便测量气体、液体或固体的速度。
压电参数的测量方法
压电参数的测量方法作者：中国超声波设备网转载来自：超声波运用论坛发布时间：2005-11-26 00:00:36压电陶瓷材料的压电参数的测量方法甚多，有电测法，声测法，力测法和光测法等，这些方法中以电测法的应用最为普遍。
在利用电测法进行测试时，由于压力体对力学状态极为敏感，因此，按照被测样品所处的力学状态，又可划分为动态法，静态法和准静态法等。
（1）静态法静态法是被测样品处于不发生交变形变的测试方法，主要用于测试压电常数，测试样品上加一定大小和方向的力，根据压电效应，样品将因形变而产生一定的电荷。
按照式（1-15）可得：D33=d33T3 (1-38)若施加力为F3，则在电极上产生的总电荷为Q3=d33F3 (1-39)静态法的测量装置如图1-6所示，线路中的电容C的作用是为了使样品所产生的电荷都能释放到电容上。
因此，要求电容C越大越好，一般选择的为样品电容的几十到一百倍的低损耗电容。
测量时，为了避免施加力F3时会有附加冲击力而引起测量误差，一般加压时会合上电键K1，使样品短路而清除加压所产生的电荷。
去压时先打开电键K1，使样品上所产生的电荷全部释放到电容上，用静电计测其电压V3（伏），用下式求出：Q3=(Co+C1)V3 (1-40)（1-41）式中，C3为样品的静电容（法）；C为外加并联电容（法），V3为电压（伏）。
（2）动态法压电陶瓷材料的大部分参数都可以通过测量频率Fs和fa来确定。
生产上都采用动态法中的传输法。
图1-7给了一种简单的测量线路。
这种测量线路过于简单，有一些缺点，为了克服简单测量线路的缺点，通常采用1-8所示的常用测量线路。
在振子两端有连接的电阻Ri，RT和RTo。
一般选择Ri≥10RT′，RT= RT′及RT小于振子的等效电阻R1。
这一测量电路中每个电阻的作用及阻值选择理由如下。
选择RT′≤R1/10，既RT′较下，而振子又与RT′并联，这样，振子的阻抗Z虽然随频率变化很大，但Z与RT′并联后的和阻抗随频率的变化却很小，因此，可以认为输入电压几乎保持不变。
压电陶瓷材料测试需要知道的13个基本参数
压电陶瓷材料测试需要知道的13个基本参数压电陶瓷材料是一种能够通过施加电压或应力来产生机械变形，或者通过施加机械压力或应变来产生电荷分离的材料。
在压电陶瓷材料测试中，以下是13个基本参数，用于评估和分析材料的性能和特性。
1.压电系数（Piezoelectric Coefficient）：表示压电陶瓷材料在单位电场下产生的机械应变或单位应变下产生的电荷。
具体包括压电应变系数和压电电荷系数。
2.介电常数（Dielectric Constant）：指材料在外加电场下的电容率。
介电常数决定了材料的电介质性能。
3.机械质量密度（Mechanical Density）：表示单位体积内材料的质量。
机械质量密度影响材料的力学性能。
4.晶体结构（Crystal Structure）：描述压电陶瓷材料的晶体结构，如立方晶系、四方晶系等。
5.绝缘电阻（Insulation Resistance）：表示材料对电流的阻抗能力。
绝缘电阻高表示材料的绝缘性能好。
6.介电损耗因子（Dielectric Loss Factor）：表示压电材料在交变电源下的能量损耗。
7.压电耦合因子（Piezoelectric Coupling Factor）：表示材料电能到机械能的转换效率。
该参数对于传感器和执行器的性能至关重要。
8.矢量震荡模式（Vector Resonance Mode）：表示压电材料在特定频率下的最佳工作模式。
根据应用的需要，不同的矢量震荡模式可以选择。
9.饱和电压（Saturation Voltage）：指材料在电场作用下的饱和电压值。
在此电压下，材料的压电响应达到最大。
10.功率密度（Power Density）：表示材料转换电能到机械能的能力。
高功率密度表示材料具有更高的工作效率。
11.主谐波（Fundamental Resonance）：表示材料在特定频率下的共振点。
主谐波频率是设计和优化压电材料应用的重要参考。
12.稳定性（Stability）：指材料在温度、湿度和外界环境变化下的稳定性能。
压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷性能参数解析压电陶瓷是一种应用广泛的功能陶瓷材料，具有优异的压电性能。
压电陶瓷的性能参数对于材料的应用和设计具有重要的参考意义。
本文将对压电陶瓷的几个重要性能参数进行解析，并分析其对材料性能的影响。
1.压电系数压电系数是衡量压电陶瓷材料压电效应强弱的一个重要参数。
它表示了材料在受到外界应力或电场刺激下的压电响应程度。
压电系数通常分为压电应力系数d和压电电比系数g两种。
其中，d系数表示了材料在受到外力压紧时输出的电荷量与应力之间的关系，而g系数表示了材料在受到外电场刺激时输出电荷的量与电场强度之间的关系。
2.介电常数介电常数是指材料在外电场刺激下的电介质性能。
它反映了材料对电磁波的介质响应能力。
介电常数由静电介电常数ε和介电损耗tanδ两个参数组成。
静电介电常数ε表示了材料在频率趋近于零时的介电性能，而介电损耗tanδ则表示了材料在外电场作用下存在的能量损耗。
3.压电谐振频率和机械品质因数压电谐振频率是指压电元件在应用于谐振电路时的共振频率。
它是由压电材料的物理性质和结构参数共同决定的。
机械品质因数则是衡量压电元件在谐振电路中信号传输的能力和能量损耗的一个参数。
较高的机械品质因数意味着能够更有效地将能量传输给压电材料。
4.矢量磁导率矢量磁导率是压电陶瓷材料对磁场的响应能力。
它由静磁导率和磁导率损耗θ两个参数组成。
静磁导率描述了材料对磁场的响应能力，而磁导率损耗θ则表示了材料在外磁场作用下存在的能量损耗。
这些性能参数对于压电陶瓷材料的应用具有重要的影响。
例如，较高的压电系数和介电常数意味着材料具有更强的压电效应和介电性能，适用于压电传感器和电控驱动器件等领域。
而较高的压电谐振频率和机械品质因数则意味着材料能够更好地应用于高频谐振器和滤波器等器件。
另外，矢量磁导率的大小对于磁声换能器和磁传感器的性能也有着重要的影响。
总之，了解和解析压电陶瓷的性能参数对于材料的选择和应用具有重要的意义。
不同性能参数的大小和综合能力决定了压电陶瓷的功能和应用范围。
压电陶瓷参数整理
锆钛酸铅压电压电陶瓷的居里点比钛酸钡高的多，在较大的温度范围内性能比较稳定，作为换能材料，它的压电效应显著。且可以通过变更其化学组成大幅度调整其化学性能。
锆钛酸铅种类繁多,各具特点。PZＴ－４（发射型)具有低机械损耗和介电损耗、大的交流退极化场,并具有较大的介电常数、机电耦合系数和压电常数,特别适合于强电场、大机械振幅的激励。PＺＴ-５(接收型)具有高机电耦合系数、高压电应变常数和高电阻率，各机电参数具有优异的时间稳定性和温度稳定性，对低功率共振和非共振适用。PＺT-8具有比PＺT-４更低的机械损耗和介电常数、机电耦合系数，但抗张强度和稳定性优于PＺＴ－４,更适用于高机械振幅的激励。
值对分辨力有较大的影响。机械品质因数越大,能量的损耗越小，晶片持续振动时间长,脉冲宽度大,分辨率低。
(５)频率常数
由驻波理论可知,压电晶片在高频电脉冲激励下产生共振的条件是:
式中 t——晶片厚度; ——晶片中纵波波长; ——晶片中纵波的波速;
——晶片固有频率。
则：
这说明压电片的厚度与固有频率的乘积是一个常数,这个常数叫做频率常数。因此，同样的材料，制作高频探头时,晶片厚度较小;制作低频探头时,晶片厚度较大。
3偏铌酸铅压电陶瓷( ）ﻫ它的突出优点是能够经受接近居里点（570℃）而不会强烈地退极化。另一个特点是具有特别低的机械品质因数。特别适合做宽带、耐高温、耐高静水压的换能器。
４铌酸钾钠压电陶瓷（ )
它具有非常低的介电常数、较高的频率常数和较高的切变机电耦合系数 ，因而适合切变模式特别是高频(10～100MＨz）下的换能器。
5钛酸铅压电陶瓷( ）
它是一种颇具特点的压电材料。其居里点很高，适合在高温下工作。在压电陶瓷中，它的介电常数最小，具有中等阻抗。它的机电耦合系数 和 较大,而 和 却很小，用其制作沿ｚ轴振动振子，易得到近似的纯模。它的压电常数 大，适于做接收器。
压电陶瓷的性能参数解析
示的薄长片，其长度沿1方向，宽度沿2方向。
沿1方向施加应力T1，使薄片在1方向产生应变
S1，而在方向2上产生应变S2，由（1-5）式不 难得出
S1=S11T1
(1-7)
S2=S12T1
(1-8)
上面两式弹性顺度常数S11和S12之比，称为迫松比，即
(1-9) 它表示横向相对收缩与纵向相对伸长之比。 同理，可以得到S13，S21，S22，其中，S22=S11，S12=S21。极化过的压电陶瓷，其独立的弹性顺度
D=Q/A=dT
(1-15)
式中，d的单位为库仑/牛顿（C/N）
这正是正压电效应。还有一个逆压电效应，既施加电场E时成比例地产生应变S，其所产生的应变为膨
胀或为收缩取决于样品的极化方向。
S=dE
(1-16)
式中，d的单位为米/伏（m/v）。
上面两式中的比例常数d称为压电应变常数。对于正和逆压电效应来讲，d在数值上是相同的，即有关
（1-3）
即经过极化后的压电陶瓷具有两个介电常数ε11和ε33。
由于压电陶瓷存在压电效应，因此样品处于不同的机械条件下，其所测得的介电常数也不相同。在机
械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT 表示，上角标T表示机械自由条件。在机械夹持 条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表示，上角标S表示机械夹持条件。由于在机械自由条 件下存在由形变而产生的附加电场，而在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电
常数数值是不同的。 根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，ε11S，ε11S。 （2） 介质损耗
介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所
具有的重要品质指标之一。在交变电场下，介质所积
压电陶瓷材料的主要性能及参数
压电陶瓷材料的主要性能及参数自由介电常数εT33（free permittivity）电介质在应变为零（或常数）时的介电常数，其单位为法拉/米。
相对介电常数εTr3（relative permittivity）介电常数εT33与真空介电常数ε0之比值，εTr3=εT33/ε0，它是一个无因次的物理量。
介质损耗（dielectric loss）电介质在电场作用下，由于电极化弛豫过程和漏导等原因在电介质内所损耗的能量.损耗角正切tgδ（tangent of loss angle）理想电介质在正弦交变电场作用下流过的电流比电压相位超前90 0，但是在压电陶瓷试样中因有能量损耗，电流超前的相位角ψ小于900，它的余角δ(δ+ψ=900）称为损耗角，它是一个无因次的物理量，人们通常用损耗角正切tgδ来表示介质损耗的大小，它表示了电介质的有功功率（损失功率)P与无功功率Q之比.即：电学品质因数Qe（electrical quality factor）电学品质因数的值等于试样的损耗角正切值的倒数，用Qe表示,它是一个无因次的物理量。
若用并联等效电路表示交变电场中的压电陶瓷的试样，则Qe=1/ tgδ=ωCR机械品质因数Qm（mechanical quanlity factor）压电振子在谐振时储存的机械能与在一个周期内损耗的机械能之比称为机械品质因数.它与振子参数的关系式为：泊松比（poissons ratio）泊松比系指固体在应力作用下的横向相对收缩与纵向相对伸长之比，是一个无因次的物理量，用δ表示：δ= - S 12 /S11串联谐振频率fs（series resonance frequency）压电振子等效电路中串联支路的谐振频率称为串联谐振频率，用f s 表示，即并联谐振频率fp(parallel resonance frequency）压电振子等效电路中并联支路的谐振频率称为并联谐振频率，用f p 表示，即f p =谐振频率fr（resonance frequency）使压电振子的电纳为零的一对频率中较低的一个频率称为谐振频率,用f r 表示.反谐振频率fa(antiresonance frequency）使压电振子的电纳为零的一对频率中较高的一个频率称为反谐振频率,用f a 表示。
压电陶瓷各类参数的测试
第二章压电陶瓷测试2.4 NBT基陶瓷的极化与压电性能测试2.4.1 NBT基陶瓷的极化1. 试样的制备为对压电陶瓷进行极化和性能测试，烧结后的陶瓷需要进行烧银处理。
烧银就是在陶瓷的表面上涂覆一层具有高导电率，结合牢固的银薄膜作为电极。
电极的作用有两点：（1）为极化创造条件，因为陶瓷本身为强绝缘体，而极化时要施加高压电场，若无电极，则极化不充分；（2）起到传递电荷的作用，若无电极则在性能测试时不能在陶瓷表面积聚电荷，显示不出压电效应。
首先将烧结后的圆片状样品磨平、抛光，使两个平面保持干净平整。
然后在样品的表面涂覆高温银浆（武汉优乐光电科技有限公司生产，型号：SA-8021），并在一定温度干燥。
将表面涂覆高温银浆的样品放入马弗炉进行处理，慢速升温到320~350℃，保温15min以排除银浆中的有机物，快速升温到820℃并保温15min后随炉冷却，最后将涂覆的银电极表面抛光。
2. NBT基压电材料的极化利用压电材料正负电荷中心不重合，对烧成后的压电陶瓷在一定温度、一定直流电场作用下保持一定的时间，随着晶粒中的电畴沿着电场的择优取向定向排列，使压电陶瓷在沿电场方向显示一定的净极化强度，这一过程称为极化[70]。
极化是多晶铁电、压电陶瓷材料制造工艺中的重要工序，压电陶瓷在烧结后是各向同性的多晶体，电畴在陶瓷体中的排列是杂乱无章的，对陶瓷整体来说不显示压电性。
经过极化处理后，陶瓷转变为各向异性的多晶体，即宏观上具有了极性，也就显示了压电性。
对于不同类型的压电陶瓷，进行合适的极化处理才能充分发挥它们最佳的压电特征。
决定极化条件的三个因素为极化电压、极化温度和极化时间。
为了确定NBT基压电材料的最佳极化条件，本文采用硅油浴高压极化装置（华仪电子股份有限公司生产，型号：7462）详细研究了样品的极化行为，并确定了最佳的极化条件。
2.4.2 NBT基陶瓷的压电性能测试1．压电振子及其等效电路图2.11 压电振子的等效电路利用压电材料的压电效应，可以将其按一定取向和形状制成有电极的压电器件。
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图一 π型网络传输法测试线路
将压电振子在谐振频率附近的参数和特性用一 相应电路的参数和特性来表示,这个电路称为电振 子的等效电路. L1——动态电感. C1——动态电容. R1——动态电阻(或串联谐振电阻) C0——并联电容(或静态电容)
图二
等效电路
压电陶瓷材料的机电耦合系数是综合反映压电陶 瓷材料性能的参数,是衡量材料压电性能好坏的一个 重要物理量.它反映了压电陶瓷材料的机械能与电能 之间的耦合效应.通过谐振频率和反谐振率(如果较 小的话)可直接计算.
知道了材料的频率常数,就可以根据所要求的频 率来确定压电振子的尺寸. 用代替法测出|Zm|,并由Zm计算机械品质因素Qm R1—等效电阻|Zm|,单位是 CT—为低频电容(用低频电桥测得) 对于圆形的薄陶瓷片(D/t<10),圆片径向扩张振动, 则 CT t 4C T t T ε 33 = = D 2 π D2 π( ) 2 为试样电极直径(m); 为试样厚度(m);
传输法测试压电陶瓷参数
<一> 实验目的 一 <二> 实验原理 二 <三> 实验步聚 三 <四>注意事项 四 注意事项 <五>讨论分析 五 讨论分析
<一> 实验目的
1.掌握压电陶瓷性能参数的测试方法. 2.测量压电陶瓷的谐振频率f,和反谐振频率f,并 由此算出机电耦合系数kp,k31. 3.测量谐振阻抗|Zm|和机械品质因素Qm. 4.测试频率常数.
<三> 实验步聚
1.fr,fa的测量
把压电振子接入测试线路的A,B两点如(图一),终端电阻 , 接1k或5.1(拨K2 波段开关),K1拨到样品挡,调节讯号发 生器从低频到高频,使超高频电压表指示最大.此时电子计数 频率计上的读数,即为谐振频率.拨开K2,使终端电阻接到1k 处,继续增大信号发生器的频率,使高频电压表指示最小,此 时数字频率计上指示的频率,即为反谐振频率.
2.谐振阻抗|Zm|的测量. 把波段开关K1拨到C处,也就是用无感电阻替代了压电振子. K2拨回到1k或5.1处(与测相同)调节信号发生器到谐振 振频率处,改变电阻箱阻值,使超高频率电压表指示与替 代前接压电振子完全相同(拨动K1电压表指示不变),此 时电阻箱的阻值,即为谐振阻抗|Zm|. 3.用电容电桥测出样品的CT. 4.用游标卡尺测出样品D,t. , 5.更换样品(更换时要轻轻夹放)重复以上操作.
<二> 实验原理
常利用压电陶瓷材料的谐振特性作压电器件.因为陶瓷片 是一弹性体,存在固有谐振频率,当外界作用的频率等于谐 振频率时,陶瓷片就产生机械谐振,谐振时振幅最大,弹性 能量也最大.陶瓷片有压电效应,因此,可采用输入电讯号 的方法,利用逆压电效应,是陶瓷片产生机械振动,而陶瓷 片的机械振动又可利用正压电效应而输出电信号,从而可制 成度的因素有哪些? 2.Qm对测量fr,fp,Kp和K31数据有何影响?
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将压电振子(经极化工艺处理的压电陶瓷片)接入一特 定的传输网络中(如图一A,B两点),外加一定的信号电压 给压电振子,并逐步改变电压频率,当频率调到某一数值时, 压电振子产生谐振.此时振子阻抗最小,输出电流最大,以 表示最小阻抗(或最大导纳)的频率.当频率继续增大到另 一频率时,振子阻抗最大,输出电流最小,以表示最大阻抗 (或最小导纳)的频率.我们把阻抗最小的频率近似作为谐 振频率,阻抗最大的频率近似作为反谐振频率.
<四> 注意事项
信号发生器在开机前,应将输出细调电位器旋至最小, 开机后过载指示灯熄灭后,再逐渐加大输出幅度.面板上的 六挡按键开关,用作波段的选择,根据所需频率,可按下相 应的按键开关,然后再用按键开关上方的三个频率扭按十进 制原则细调到所需频率. 当输出旋扭开得较大,过载指示灯亮,表示输出过载, 应减小输出幅度.如果指示灯一直亮.应停机检查故障.