PZT壓電陶瓷介紹和測試方法及相關(guān)設(shè)備

關(guān)于PZT壓電陶瓷介紹和測試方法及相關(guān)設(shè)備我們在這里詳細(xì)的論述了相關(guān)材料設(shè)備，我們在這里采用ZJ-3型精密D33測試儀，PZT-JH10/4型壓電測試儀，ZJ-PY15型壓電壓片機，JKZC-YDZK03A型壓電阻抗分析儀，TDZT-04C型鐵電測試儀這些基礎(chǔ)研究設(shè)備。這些是建立基礎(chǔ)壓電材料的重要設(shè)備，是組建*材料試驗室的設(shè)備之一。

一、基本知識介紹

壓電材料壓電效應(yīng)

壓電式傳感器工作原理、技術(shù)參數(shù)及等效模型HSA PZT壓電陶瓷應(yīng)用介紹

組成架構(gòu)及工作原理

PZT不良背景介紹測試方法推薦

參數(shù)：

壓電常數(shù) —— 壓電效應(yīng)強弱:靈敏度

彈性常數(shù)(剛度) —— 固有頻率、動態(tài)特性

介電常數(shù) —— 因有電容、頻率下限

機電耦合系數(shù) —— 機電轉(zhuǎn)換效率

電阻 —— 泄漏電荷、改善低頻特性

居里點 —— 喪失壓電性的溫度

基本知識介紹:

1、壓電材料：

定義

在外力作用下產(chǎn)生電流，或反過來在電流作用下產(chǎn)生力或形變的一種功能材料。

基本知識介紹:

壓電材料

PZT壓電陶瓷(錯鈦酸鉛陶瓷）---壓電效應(yīng)

用錯、鈦、鉛的氧化物配制后燒結(jié)而成。一般采用雙模結(jié)構(gòu)（壓電陶瓷片+金屬振動片)P-->"Pb"(鉛元素)，Z-->"Zr"(錯元素)，T-->"Ti"（鈦元素)

特點

-具有顯著的介電、壓電和鐵電特性

-PZT鐵電厚膜兼有塊狀材料和薄膜的優(yōu)點。可在低壓和高頻條件工作

-壓電厚膜微致動器作為磁記錄行業(yè)的材料，被用來解決硬盤驅(qū)動器磁頭精確定位的難題

二、基本知識介紹:

壓電效應(yīng)：

正壓電效應(yīng):外界應(yīng)力作用下（機械能），表面產(chǎn)生電荷（電能)

逆壓電效應(yīng):外加電場作用下（電能），一定方向產(chǎn)生機械形變或機械壓力

基本知識介紹：

壓電傳感器工作原理

是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在外力作用下，在電介質(zhì)的表面上產(chǎn)生電荷，從而實現(xiàn)

非電量測量

表現(xiàn)形式：

基本知識介紹

等效模型

正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)等效模型如下:

正壓電效應(yīng):F(應(yīng)力或形變)輸入--->QU（電量或電壓>

遞壓電效應(yīng):QU《電量或電壓）輸入--->F(應(yīng)力或形變》輸出

d33為壓電參數(shù)，壓電材料把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的轉(zhuǎn)換系數(shù)z韋為區(qū)

正壓電效應(yīng):Q=d33F

d33為壓電參數(shù)，壓電材料把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的轉(zhuǎn)換系數(shù)z韋為區(qū)吃d學(xué)mi最〔應(yīng)力或應(yīng)變)與電學(xué)量(電位移或電場)間相互耦合的線性響應(yīng)系數(shù)

測量儀器:ZJ-3型準(zhǔn)靜態(tài)d33測量儀(中科院聲學(xué)所)

ZJ-3型準(zhǔn)靜態(tài)D33測量儀的主要技術(shù)參數(shù)：

  d33測量范圍：

★ ×1擋：10到2000pC/N，20 至4000pC/N，可以升級到10000PC/N.
★×0.1擋： 1到200pC/N，2 至400pC/N。

★可以配套PZT-JH10/4/8/12型壓電極化裝置使用

★可以配套ZJ-D33-YP15壓電壓片機使用
誤差：×1擋：±2%±1個數(shù)字，當(dāng)d33在100到4000pC/N；

★計量標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時間：2-3年（評判壓電測試儀準(zhǔn)確性能的重要依據(jù)之一）
±5%±1個數(shù)字，當(dāng)d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個數(shù)字，(當(dāng)d33在10到200pC/N)
±5%±1個數(shù)字，當(dāng)d33在10到20pC/N。
分辨率：   ×1擋：1 pC/N；×0.1擋：0.1 pC/N。
尺寸：施力裝置：Φ110×140mm；儀器本體：240×200×80mm。
重量：施力裝置：約4公斤；    
儀器本體：2公斤。
電源：220伏，50赫，20瓦。

★補充參數(shù):

基本知識介紹

等效電路

靜電發(fā)生器或絕緣介質(zhì)平板電容器:外部機械硬力作用下，電極兩端產(chǎn)生極性相

反電量相等的電荷

反電量相等的電荷等效電路

PZT-JH10/4型壓電極化裝置主要技術(shù)參數(shù)：

1. 能夠同時極化1-4片試樣

2. 安全可靠，溫度補償快、恒溫精度高

3. 每路當(dāng)漏電流超過規(guī)定值時，都具有切斷保護(hù)功能，不影響其它樣片的極化，其它回路可按正常極化時間完成極化。

4. 任意夾持樣品尺寸為3-40mm片方型或是圓型試樣

5.工作電源：AC220V  50/60HZ

6.額定功率：2.0kw

*7.壓電材料極化或耐壓測試：DC：0-10KV（±5％+2個字）連續(xù)可調(diào)

8.總電流：10mA

9.每路切斷電流：0.5mA

10.加熱時間：可以自動設(shè)定

11.加熱元件 ：優(yōu)質(zhì)電阻絲

*12.1次測試試樣數(shù)量:可加載1-4片試樣

13.額定溫度 ：≤180℃

14..最高溫度 ：200℃

15.控溫方式 ：智能化恒溫控制（進(jìn)口表），多段程序可控

PZT壓電陶瓷應(yīng)用介紹

(磁頭懸臂裝置)結(jié)構(gòu)及功能介紹

PZT元件作用是利用其高壓電常數(shù)特性，使讀寫磁頭發(fā)生水平位移，從而使HSA水平旋轉(zhuǎn)和精確尋軌

鐵電測試儀主要技術(shù)參數(shù)：

TDZT-04C 型鐵電性能綜合測試系統(tǒng)是最新一代鐵電材料參數(shù)測試儀適用于鐵薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測量，可測量鐵電薄膜電滯回線、I—V特性及開關(guān)特性，可精確地測出具有非對稱電滯回線鐵電薄膜的Pr值。可測鐵電體材料的電滯回線及I—V特性。

主要技術(shù)指標(biāo)：
1.輸出信號電壓：：薄膜：0～±10V 陶瓷、材料：0～±2000V
2.輸出信號頻率：薄膜材料1-1000HZ，陶瓷：0-1Hz
3.電容范圍：1000nf～ 100nf, 精度: ≤1%。
4.電流范圍: 1nA～10A ,精度: ≤1%。

5、測試樣品：0-20mm  5個

6、高壓樣品池：2個，一個封閉式：8CM*6CM 一個開放式：8CM*5CM

7、三維移動薄膜測試平臺：直立式探針一套，角度式探針一套

8、電流：1-10倍放大，信號：1-20倍。.數(shù)據(jù)結(jié)口：USB或BNC接口。

9. 數(shù)據(jù)采集分析軟件： 能畫出鐵電薄膜的電滯回線，定量得到鐵電薄膜材料的飽和極化Ps、剩余極化Pr、矯頑場Ec、漏電流等參數(shù);可以進(jìn)行鐵電薄膜材料的鐵電疲勞性能、鐵電保持性能的測試，電阻測量，漏電流測量。

10.可以配合ZJ-3和ZJ-6型壓電測試儀操作系統(tǒng)