【摘 要】
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压电材料是指受到压力作用时,其表面会出现正负电荷的一种材料。压电材料常被用来制作压电传感器、换能器等,由于这些器件的应用环境朝着高温化发展,这就对压电材料在高温下的性能提出更高的要求。最常用压电常数d33来衡量压电材料性能,但现有的变温压电常数d33测量仪存在着温区范围窄、需人工读数等缺点,本文针对存在的问题,设计了一套宽温域压电常数d33测试系统,该系统能够在室温至600℃范围内自动化测量压电材
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压电材料是指受到压力作用时,其表面会出现正负电荷的一种材料。压电材料常被用来制作压电传感器、换能器等,由于这些器件的应用环境朝着高温化发展,这就对压电材料在高温下的性能提出更高的要求。最常用压电常数d33来衡量压电材料性能,但现有的变温压电常数d33测量仪存在着温区范围窄、需人工读数等缺点,本文针对存在的问题,设计了一套宽温域压电常数d33测试系统,该系统能够在室温至600℃范围内自动化测量压电材料的压电常数d33。首先本文分析各种测量压电常数d33方法的优劣,选择利用准静态法测量压电常数d33。之后介绍测试系统的硬件构成包括施力装置,保温箱,控制电路板。施力装置选用中科院声学研究所的ZJ-3型压电测试仪,振动时能给压电材料施加低频交变力。保温箱的设计是基于温度控制器,温度传感器,固态继电器和加热炉完成的,它能营造室温至600℃的环境氛围。在控制电路板中,设计了驱动电路,信号调理电路,信号采集电路等,可以实现驱动施力装置振动,采集压电材料发生正压电效应产生的电压信号等功能。本测试系统的软件部分包括单片机程序和人机交互程序,单片机程序采用C语言在MPLAB平台开发,实现电压的采集,通讯等功能。人机交互程序采用C#语言在VS2017平台开发,能控制保温箱实现保温和升温的功能,同时还具有数据自动存储,曲线图绘制,运行状态显示等功能,给使用者带来了便利。实验结果证明,在室温至600℃温度范围,本文设计的测试系统能实现对压电常数d33的准确测量。同时该测试系统自动化程度高,具备一定的应用价值。
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