2017年北京科技大学本科/研究生ZJ-3型压电测试仪现场操作步骤
ZJ-3型D33压电陶瓷的压电性能现场操作步骤及简单要领
姓名:随**
专业:材料学院
学号:011235
一、仪器实验目的:
二、实验仪器设备:
ZJ-3型压电测试仪,PZT-JH10/4型压电极化装置,压电制样机
三、摘要:
ZJ-3型压电测试仪(静压电系数d33测量仪)是为测量压电材料的d33常数而设计的仪器,它可用来测量具有大压电常数的压电陶瓷,小压电常数的压电单晶及压电高分子材料。此外,也可测量任意取向压电单晶以及某些压电器件的等效压电d’33常数,仪器测量范围宽,分辨率细,可靠性高,操作简单,对试样大小及形状无特殊要求,圆片、圆环、圆管、方块、长条、柱形及半球壳等均可测量,测量结果和极性在三位半数字面板表上直接显示。
关键词:ZJ-3,d33测量仪,压电系数
四、引言:
目前我们国家对材料测试越来越重视,很多单位及科研院校对产品甄别出现很大问题,但是真正测试材料需要选择一款可靠的测试产品,这样对自己的测试成果及研究会带来很大的作用,对我们的生产带来极大的指导性作用。
ZJ-3型压电测试仪现在不仅仅在我们的生产企业中使用,而且成为全国高等院校培养本科研究剩的重要教学和科研辅助工具。在压电材料方面研究该设备即经济简单又实用。
五、产品的主要技术指标
d33测量范围:
★ ×1挡:10到2000pC/N,20 至4000pC/N,可以升级到10000PC/N.
★×0.1挡: 1到200pC/N,2 至400pC/N。
★可以配套PZT-JH10/4/8/12型压电极化装置使用
★可以配套ZJ-D33-YP15压电压片机使用
误差:×1挡:±2%±1个数字,当d33在100到4000pC/N;
±5%±1个数字,当d33在10到200pC/N;
×0.1挡:±2%±1个数字,(当d33在10到200pC/N)
±5%±1个数字,当d33在10到20pC/N。
分辨率: ×1挡:1 pC/N;×0.1挡:0.1 pC/N。
尺寸:施力装置:Φ110×140mm;仪器本体:240×200×80mm。
重量:施力装置:约4公斤;
仪器本体:2公斤。
电源:220伏,50赫,20瓦。
★补充参数:
频带宽度 | DC~7MHz |
Y偏转系数 | 10mV/div~5V/div, 分9档 |
X偏转系数 | 0.2μS/div~0.1S/div, 分18档 |
X扩展 | ×2 |
触发源 | 内、外、电视场 |
同步方式 | 自动、触发 |
有效显示面 | 6div×10div(1div=0.6cm) |
使用电源 | AC 220V/50Hz |
外形尺寸 | 240B×100H×300Dmm |
重量 | 3kg |
5操作方法
5.1 测试前的准备工作
5.1.1用两根多芯电缆把测量头和仪器本体连接好,接通电源。
5.1.2把附件盒内的φ20尼龙片插入测量头的上下探头之间(见图1)
调节手轮,使尼龙片刚好压住为止。
5.1.3把仪器后面板上的“显示选择”开关置于“d33”一侧(见图3),此时
前面板右上方绿灯亮。(如置“力”一侧,则黄灯亮,此时面板表上显
示的是低频交变力值,0.25左右,单位牛顿)。
5.1.4仪器后面板设有“量程选择”开关,可根据需要选择。一般置于“×1”
档即可,如材料的d33值较低可置于“×0.1”档;但两档要分别调零。
5.1.5按下“快速模式”(见图2),仪器通电预热10分钟后,调节“调零”
旋钮使面板表指示在“0”与“-0”之间跳动,调零即完成,撤掉尼龙
片开始测量。调零一律在“快速模式”下进行,为减少测量误差,在
测试过程中零点如有变化或换档时,需要重新调零。
5.2 调节手轮的操作规范
测量过程中,被测元件置于上下两探头之间,通过调节手轮使探头与
样品刚好夹持住,静压力的影响应尽量小。静压力过大,会引起压电
非线性,甚至损坏测量头;静压力过小,会导致试样松动,指示值不
稳定。测量“软性”材料和极薄的试样尤其要注意这一点。
5.3“快速模式”测量
快速模式即连续测量,被测元件均为极化后已放置一定时间并已*放
电后的试样,此时“放电提示”红色发光二极管闪烁,随时提醒操作人
员首先对压电元件放电后再进行测量,以避免损坏仪器。选择“快速模
式”测量,每更换一个被测元件,表头会迅速显示d33结果及正负极性。
5.4“安全模式”测量
对于刚刚极化完的压电试样,在短时间内,即使多次放电也很难*放
完,压电试样上仍然会存在少则几千伏,多则几万伏的电压。选择“安
全模式”可使仪器在测量过程中能自动被测元件进行放电,以确保仪器
安全。在插入被测试样后,放电过程开始并自动完成,此时表头指示为
零,按下“测量触发”键,表头才能显示出测量结果。每测一只元件,
都要重复一次上述过程。在“安全模式”状态下,“放电提示”指示灯
熄灭,“测量触发”按钮内的绿色发光二极管一直点亮。
5.5 探头选择
随仪器一起提供有两种探头(见图6),为保证测量精度,至少试样的
一面应为点接触,测量过程要求试样处于垂直、水平放置。一般推荐使
用圆形探头(A型)。当被测试样为圆管、弧形、尺寸较薄、较大或很
小时,下探头换成平探头(B型)为好。
5.6 对大电容试样的修正
当被测试样的电容值Ci小于0.01μF(×1档),或小于0.001μF(×0.1
档)时,其影响可忽略不计。当被测试样的电容值Ci大于0.01μF(×
0.1档),或大于0.001μF(×0.1档)时,由于电容过大会造成附加的
测量误差,故应对测量值按下式进行修正。
(1+Ci)对×1档
d33修正值=d33指示值×{ (1.3)
(1+10Ci)对×0.1档
这里,Ci为以μF为单位的试样电容值。
5.7 压电系数g33的计算
准静态d33测量仪,虽然本身只能测量d33压电常数值,但是一量测得
试样的介电常数εT33 ,则还可以计算得到该试样的压电电压常数g33,即
g33=d33/εT33 (1.4)