技术：华为采购ZJ-5型叠堆压电系数测试仪

技术：  华为采购ZJ-5型叠堆压电系数测试仪（大电容，大系数）

压电陶瓷是用于超声电机的主要压电材料。目前国内外绝大多数超声电机是以单层厚度为毫米级的单层或多层压电陶瓷片（以下简称压电片）作为驱动元件。随着超声电机向小、轻、薄、高效率、低振动、低噪声和低价格方面发展，不仅对压电陶瓷的性能要求越来越高，而且对其结构和尺寸等提出新的要求。其中压电叠堆成为一个新的研究方向压电叠堆，亦称层叠式压电陶瓷作动器、多层叠堆式压电陶瓷、或积层式压电微位移器，是指厚度100μm左右的几十层、甚至上百层的压电陶瓷，连同电极，通过固态烧结工艺制作而成，并沿陶瓷层的厚度方向极化的压电陶瓷组，各层之间在机械上串联，在电路上并联。与上述压电片相比，压电叠堆的能量转换效率高、电源功耗低、响应速度快、分辨率高、输出力大、输出位移大且稳定、蠕变小等特点，特别是能实现低电压驱动、体积小的优点，在包括超声电机在内的各种驱动场合具有良好的应用前景。
    ZJ-5型积层压电测试仪（积层静压电系数d33测量仪）是为测量压电材料的d33常数而设计的专用仪器，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。
二、参考标准:
GB3389.4-82《压电陶瓷材料性能测试方法 纵向压电应变常数d33的静态测试》 GB/T3389.5-1995《压电陶瓷材料性能测试方法 圆片厚度伸缩振 动模式》 GB000?Tj1.1/T3389.4-1982《压电陶瓷材料性能测试方法 柱体纵 向长度伸缩振动模式》 GB/T 3389.7-1986《压电陶瓷材料性能测试方法 强场介电性能的测试》 GB/T3389.8-1986《压电陶瓷材料性能测试方法 热释电系数的测试

叠层陶瓷电容器是通过交替叠层陶瓷电介质与金属电极形成的电子元件，其核心结构由内部电极层、陶瓷介质层及外部电极组成。采用钛酸钡基材料与稀土元素添加技术，使产品在170℃高温下仍保持稳定性能，相对介电常数可达5850以上。通过玻璃质晶粒间界固溶Mn、V等元素，显著提升电极与介电体层的结合强度，解决薄型化导致的剥离问题。2024年公开的显示，制造工艺采用1155-1245℃烧成温度，实现电介质层厚度1.5-2μm级别的量产能力

材材料组成

电介质材料包含钛酸钡（BaTiO3）与添加选自Mn、V、Cr、Mo、Fe、Ni、Cu和Co中的一种或多种添加物元素。稀土元素钇在晶粒内部形成0.05原子%/nm的浓度梯度，有效抑制高温晶界扩散 [1-2]。内部电极采用镍基合金，其线性膨胀系数与陶瓷介质匹配度达98%以上 .


制造工艺
播制造流程包含四大关键工序：
生片成型：采用60℃/10Pa压力条件叠层压制，确保层间密实度＞99.5% [1]
高温烧成：在1155-1245℃梯度升温，持续时间4-6小时 [1]
再氧化处理：1000℃环境下进行12小时晶界修复 [1]
端电极形成：通过溅射沉积铜镍复合层，厚度控制在20-50μm [2]
性能特性
播经2024年验证的主要性能指标包含：
温度特性：-55℃至125℃范围内电容波动＜±15% [1]
可靠性测试：170℃/14.2V高温负荷下无失效案例 [1]
寿命表现：基准试料寿命达2000小时以上 [2]
介电强度：＞250V/μm（厚度1.5μm介质层） [2]

技术创新
通过三大技术突破实现高可靠性：
1.晶粒间界调控：在玻璃相中固溶Mn、V等元素，使晶界电阻率降低40% [2]
2.薄型化工艺：采用纳米级陶瓷粉末，实现1.5μm介质层连续成型 [1-2]
3.浓度梯度设计：钇元素从晶粒中心到表面形成0.12-0.05原子%/nm的梯度分布，抑制高温离子迁移

主要技术参数：

四、主要技术指标

★×1挡：20到2000pC/N， 

★×10挡： 2000到50000pC/N， 
误差：×1挡：±2%±1个数字，当d33在200到2000pC/N；
±5%±1个数字，当d33在20到200pC/N；
×10挡：±2%±1个数字，(当d33在2000到50000pC/N)
±5%±1个数字，当d33在200到2000pC/N。

★电压保护：放电保护功能 

★D31块体夹具，D15块体夹具，D15圆管夹具，D31块体夹具，薄膜拉伸夹具（新增功能）,共面电极功能（新增）

★计量标定标准样尺寸：18mm*0.8mm，老化时间：2-3年（评判压电测试仪准确性能的重要依据之一）              
★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。