利用线阵CCD的迈克尔逊干涉仪测量压电材料的压电系数

实验技术与方法

利用线阵CCD 的迈克尔逊干涉仪

测量压电材料的压电系数

肖 化1

,漆建军

2

(1.华南师范大学物理与电信工程学院,广东广州 510006;2.广东外语外贸大学信息科技学院,广东广州 510016)

摘 要:将压电陶瓷片固定在迈克尔逊干涉仪的移动镜上,当加在压电陶瓷片上的驱动直流电压增加时,引起压电陶瓷的微小伸长进而引起移动镜的移动,引起光屏上干涉条纹环数目的变化;用线阵CCD(char ge cou -pled device)作为光电传感器件捕捉干涉条纹的光强信号,再将电信号进行模数转换,采取U SB 接口与微机接口,用C++语言编写程序设计了一种新型的条纹自动计数软件,将这种计数方法与压电系数的测量结合起来,可以自动得出其压电系数。

关键词:迈克尔逊干涉仪;线阵CCD;干涉条纹计数;压电材料;压电系数

中图分类号:T B32-33 文献标志码:B 文章编号:1002-4956(2011)02-0024-04

Measuring piezoeleclric coefficient of piezoelectric material with

Michelson interferometer by using linear CCD

Xiao H ua 1,Q i Jianjun 2

(1.Scho ol o f Phy sics and T elecommunication Eng ineering ,So uth China No rmal U niver sity,Guangzhou 510006,China;2.Schoo l o f Info rmation and T echno lo gy ,

G uang do ng U niver sity o f Fo reig n Studies ,Guangzhou 510006,China)

Abstract:F ix ing piezoelectr ic material o n the mov able mir ro r of M ichelson interfero meter,when the DC driv -ing v olt ag e acted on the piezoelectr ic materia l increases ,the piezoelectr ic material st retches slightly ,leading to the movable mir ro r mov ing slightly ,br inging about the change of number of interfer ence r ing on the light screen.T he method of captur ing the light sig nal o f interfer ence r ing was put for war d by using linear CCD as light -elect ricit y sensor ,and t he method of tr ansfer ring electr icity analog sig na ls to dig ital signals and the meth -od of passing the dig ital sig nals to micr ocomput er w as pr esented by U SB inter face.A nd the paper desig ns t he softw are to count the number o f the interference ring by w riting V isual C++pr og ram.F inally the piezo elec -tric co efficient of piezoelectr ic mater ial is o btained by combining the method o f counting the number of the r ing w ith the met ho d o f measuring the piezoelectric coefficient o f piezo electric mater ials.

Key words:M ichelson interf er ometer ;linear CCD;co unt o f int erference f ringe;piezo electric mater ial;piezo e -lectr ic co efficient

收稿日期:2010-04-02 修改日期:2010-07-07

基金项目:广东省自然科学基金项目(8151063101000030)

作者简介:肖化(1958)),男,江西省吉安市人,教授,博士生导师,研

究方向:实验物理教育.

E -mail:xiaoh @

在自然界中,大多数晶体都有压电效应,然而大多数晶体的压电效应很微弱。随着科学技术的发展,人工制造的压电陶瓷,如钛酸钡、锆钛酸铅等多晶压电材

料相继问世,且应用越来越广泛[1]。对压电材料的压电系数测量技术和精确可靠的测量方法的研究,对探索材料压电机理、开发新型材料、改进和充分利用现有

材料都是十分重要的。压电陶瓷在电场作用下的形变保持较好的线性关系[2],微小的形变量可以通过迈克尔逊干涉仪来测量。压电陶瓷在电场的作用下微小变化的特性非常适合于微小位移的控制、操作和精细加工,因此被广泛应用在生物医学、超精密机械等超微小

IS SN 1002-4956

CN11-2034/T

实 验 技 术 与 管 理

Experimental T ech nology and M anagemen t

第28卷 第2期 2011年2月Vol.28 No.2 Feb.2011