[发明专利]一种压电特性参数动态扫频测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，特别是涉及一种压电特性参数动态扫频测试装置及方法。

背景技术

纵向压电应变常数d₃₃是表征压电陶瓷材料机电转换性能的重要参数之一。纵向压电应变常数d₃₃以往常用动态法和静态法测量得到，前者只适宜测量特定形状且满足规定尺寸比例的试样(如高度与直径或边长比例大于2.5倍的原著和方猪)，测量必须在严格的屏蔽条件下进行，测量对象为试样的串联谐振、并联谐振频率和电容等参数，最终结果(试样的d₃₃)还需经过复杂的计算才能得到。而对形状为片状、条状、管状和高度与直径比例小于2.5倍的柱状试样，动态法根本无法对其测量；后者，为了满足一定的测试灵敏度，静态法测量施加的力较大，一般为几个至几十个牛顿，这样，对压电材料中目前应用最广的压电陶瓷而言，由于铁电材料中热释电荷引起的漂移和受力较大时易产生非线性，以及测量中加力不易均匀等因素，造成了静态法测量精度太低，重复性不好。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种压电特性参数动态扫频测试装置及方法，通过检测不同频率信号激励时线路的电流变化，实现压电陶瓷d₃₃参数的检测计算，具有性能参数检测操作方便、检测过程效率高等特点。

为达上述及其它目的，本发明提出一种压电特性参数动态扫频测试装置，包括施力装置与电路装置，其中，施力装置，压电陶瓷片(2)放在底座支撑装置(1)上，电机(7)在该电路装置的单片机程序的驱动下，传动速度经过减速器(8)减速之后，驱动涡轮蜗杆(6)传动装置，从而带动螺纹轴(5)上下运动，通过压缩和拉伸弹簧(4)来改变压片(3)作用在压电陶瓷片(2)上的压力；

电路装置，包括单片机、切换开关、继电器组及扫频信号施加电路，该单片机通过采样电路获得压力信号及电压信号，将检测到的压力信号与设定值进行比较，根据比较结果控制该切换开关，该切换开关连接该继电器组，以通过该继电器组产生控制电机(7)正转与反转的开关控制信号，当压力设定值与该压电陶瓷片上受力实际值相同时，该单片机通过该扫频信号施加电路对该压电陶瓷片施加扫频信号，通过采样各频点电流获得串联谐振频率与并联谐振频率，并利用相应公式计算获得压电常数。

进一步地，当检测到的压力信号与设定值不同时，该单片机根据结果的大小控制电机的正转与反转，以使施加在压电陶瓷片(2)的压力与设定的值相同，达到压力稳定。

进一步地，若程序或者硬件发生故障，该单片机控制其状态指示灯发出报警。

进一步地，该单片机采用如下压电参数计算公式计算压电参数：