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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划压电薄膜性能的实验测定实验报告压电陶瓷微位移性能测量实验报告一、实验目的：1、了(转载于:写论文网:压电薄膜性能的实验测定实验报告)解压电陶瓷的性能参数；2、了解电容测微仪的工作原理，掌握电容测微仪的标定方法；3、掌握压电陶瓷微位移测量方法；二、实验仪器：电容测微仪一台：型号JDC-XX测微台架一台：型号BCT5C，斜度1:50直流调压器一台：电压量程标定平铁板一块压电陶瓷管一根三、实验原理：利用测微台架标定电容测微仪在测微台架的台架上放置一金属平板，将电容测微仪探头用测微台架夹紧，
2、使探头的端面与平板平行，见图1，移动测微台架的旋钮，分别读出测微仪移动示值和电容测微仪的示值。这样得到一组数据即可对电容测微仪进行标定。图1电容侧微仪标定原理图用标定后的电容测微仪测量压电陶瓷管的线性度在电容测微仪的线性区，通过可调直流电源按一定间隔改变直流电压，分别对压电陶瓷加压，使之分别产生轴向变形和弯曲变形，从而得到压电陶瓷的伸长与偏转量与施加其上的电压的关系。图2可调高压电源图3测压电陶瓷轴向伸缩图4测压电陶瓷侧向弯曲四、实验步骤标定电容测微仪的线性度、实验前，了解实验原理及其实验注意事项，并检查实验仪器是否齐全。、使用仪器前，将传感器端面与被测物表面用汽油认真清洗干净，以清洗掉杂质及
3、灰尘微粒；而后将电源线和传感器与电缆分别连接好并拧紧。、将标定平铁板安放在测微台架的台架上，而后用夹具将电容传感器探头夹紧，接着上下调整探头使探头与标定平铁板距离接近测量区。、为便于进行数据分析，可将测微台架示值调至某一合适值，并将电容测微仪示值调零，而后进行实验；实验采用一人细调测微台架，另一人记录的方式，为了标定线性区，测定线性误差，调值采用先等间距调至140m，再等间距调回的方法。、实验完成后，调整测微台架使探头远离标定平板到合适位置，取下标定平板以进行压电陶瓷的性能及其微位移测量的实验。、压电陶瓷加电时的性能及其微位移测量测压电陶瓷轴向伸缩：、将压电陶瓷的中线接至变压器的U+端，两边的
4、两个接线头均接至变压器的地接口端。、将压电陶瓷小心垂直轻放在测微台架的台架上，并将探头靠近压电陶瓷至电容测微仪线性工作区。、打开变压器电源，从0200V，以10V为单位，逐渐改变加在压电陶瓷上的电压值，并读取对应的电容测微仪示值；而后从2000V，也以10V为单位逐渐改变加在压电陶瓷上的电压值，并读取对应的电容测微仪示值。、待实验后，关闭变压器的供给电源，调整机械标定仪使探头远离压电陶瓷到合适位置，小心将压电陶瓷卧放，以进行下面压电陶瓷侧向弯曲实验。测压电陶瓷侧向弯曲：、将压电陶瓷两边的两个接线头分别接至变压器的U+端和地接口端。、小心将压电陶瓷卧放在测微台架的台架上后，将探头靠近压电陶瓷至电
5、容测微仪的线性工作区。、按照测压电陶瓷轴向伸缩的实验步骤测量数据。、待实验后，关闭变压器的供给电源，调整机械标定仪使探头远离压电陶瓷，而后向上调整探头到合适位置，小心将压电陶瓷取下保存好以备以后做实验用。、关闭做实验的总电源，整理实验平台，并整理数据，完成实验报告。五、实验数据处理与分析实验一：标定电容测微仪的线性度Dataofmeasurement/um1401XXShift/umFigure1：电容测微仪线性标定结果。X轴为移动的标准值，Y轴为测微仪显示值Figure1为电容测微仪标定的结果，总体上看电容测微仪的指示值与真值有较好的线性，且正向和反向标定结果几乎一致。但是二者之间仍然有一定
6、的偏差。这是由工作台的螺纹回程误差以及工作台的震动等不稳定因素造成的。从图中可以看出看出从30120m的范围内线性较好，所以可以选择在这一段内进行压电陶瓷电压变形测量实验。实验二：测量压电陶瓷轴向伸缩实验测得随加载电压变化，压电陶瓷轴向伸缩量如下表所示：Dataofmeasurement/umU/VFigure2给出的是对压电陶瓷逐步增加和减小施加的电压，压电陶瓷轴向变形的实验结果。可以看出，不管是增压还是减压，压电陶瓷轴向位移与施加的电压有较好的线性关系，只是压电陶瓷存在明显的迟滞现象。且电压减到零时，压电陶瓷并没有回到初始位置。迟滞效应是由于压电陶瓷分子间存在阻力和残余极化所引起的。实验三
7、：测量压电陶瓷径向弯曲65Dataofmeasurement/um605550454035U/VFigure3给出的是压电陶瓷弯曲变形量随着施加电压增减的变化规律图。与轴向变形时一样，弯曲变形相对于施加的电压也有较好的线性，但增减电压位移也出现迟滞现象，迟滞变形现象较为明显，正返程测量结果偏差较大。总结：压电陶瓷是具有加上电压会伸长或收缩的性质，利用这个性质可以实现微小位移的移动，对于精密仪器来说必不可少。压电陶瓷的迟滞现象限制了其应用领域，因此了解压电陶瓷的原理和迟滞现象，克服其不足之处，这对我们利用压电陶瓷进行精密移动必不可少。实验二材料的压电性能测试1.原理当晶体受到机械力作用时，一定方
8、向的表面产生束缚电荷，其电荷密度大小与所加应力的大小成线性关系。这种由机械能转换成电能的过程，称为正压电效应。正压电效应的压电方程式如下：Dm?dmjTjm?1,2,3i?1,2,3,4,5,6式中，j为哑脚标，表示对j求和。D为电位移，即表面电荷密度(单位：C/m2)。d为压电应变常数。T为应力值。2.实验仪器设备本实验采用美国Radiant公司生产的压电测试系统，该系统由精密工作站、压电d参数测试仪、开关转换盒三部分组成。图13.测量步骤1)接通测试系统的电源，打开精密工作站的电源开关，起动精密工作站。2)按下CtrlAltDel，并输入密码，登录到WindowsNT，系统会自动打开Vis
9、ionPro窗口。注意：不要打开高压工作站和高压放大器的电源。3)把从压电d参数测试仪DRIVE端引出的同轴电缆线与精密工作站前面面板的DRIVE端连接；把从开关转换盒RETURN端引出的同轴电缆线与精密工作站前面面板的RETURN端连接。4)转动压电d参数测试仪的压力刻度盘，使刻度盘的指针指向零，即调零。图25)把压电样品放在金属尖端和金属托盘之间，转动转盘，使金属尖端不断靠近并压紧样品，以使压力刻度盘的读数为5。图36)用鼠标选择“QuikLook”菜单下的“Piezo-d”命令，打开一个标题为“Piezo-dQuikLook”的对话框。7)在“Piezo-dTaskName”中，写入实验
10、的名称。8)在“Piezo-dPeriod”中，写入测量周期。采用默认值5ms。9)在“ForceMeasureCalibration”中，写入。这是一个定值，是由生产这个测试仪的厂家制定的，并标在测试仪上。10)在“Area”中，写入样品的面积；在“Thickness”中，写入样品的厚度。11)在对话框右边的“VoltageRange”中，选择“InternalAmplifier”。12)其它参数不需要修改，采用默认值。13）选择第二页“PlotSetup”。14）在右下边的“Piezo-dPlotType(s)”中，选择第二项“SampleCoulombs/Newton”。即设定实验输出曲
11、线的纵坐标为“SampleCoulombs/Newton”。15)按下OK，执行实验任务。16)出现另一个对话框，提醒你接通开关转换盒上的REFERENCE端。这时把开关摆向REFERENCE端，按下OK，继续执行实验任务。图4图5图617)再出现一个对话框，提醒你接通开关转换盒上的SAMPLE端。这时把开关摆向SAMPLE端，按下OK，继续执行实验任务。图718)弹出一个窗口，显示实验结果。4.数据处理和实验报告对实验结果进行分析，并进行有关事项的讨论和总结，以及提出建议。实验十二压电陶瓷压电性能测定实验名称：压电陶瓷压电性能测定实验项目性质：普通实验所涉及课程：电子材料计划学时：2学时一、
12、实验目的1.了解压电常数的概念和意义；2.掌握压电陶瓷压电常数的测定方法。3.学会操作ZJ-3AN型准静态d33测量仪。二、实验内容1.实验老师介绍使用压电常数测量仪测试d33的原理与步骤；2.测试压电陶瓷的压电常数。三、实验仪器设备和材料清单ZJ-3AN型准静态d33测量仪、压电陶瓷晶片等。四、实验原理压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，是一种具有压电效应的材料。当在某一特定方向对晶体施加应力时，在与应力垂直方向两端表面能出现数量相等、符号相反的束缚电荷，这一现象被称为“正压电效应”。逆压电效应：当一块具有压电效应的晶体置于外电场中，由于晶体的电极化造成的正负电荷中心位移
13、，导致晶体形变，形变量与电场强度成正比。压电常数是反映力学量与电学量间相互耦合的线性响应系数。通常用dij表示，下标中第一个数字代表电场方向或电极面的垂直方向，第二个数字代表应力或应变方向。五、实验步骤用两根多芯电缆把测量头和仪器本体连接好，接通电源。把20尼龙片插入测量头的上下探头之间，调节手轮，使尼龙片刚好压住为止。把仪器后面板上的“显示选择”开关置于“d33”一侧，此时面板右上方绿灯亮。把仪器后面板上的“量程选择”开关置于“1”档。按下“快速模式”，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。依次接入待测元件，表头显示d33结果及正负极性，记录。取三次测量的平均值。六、实验报告要求1.实验目的；2.实验内容；3.实验设备，材料；4.实验原理；5.实验步骤；6.实验数据测试与记录；7.实验结果与分析。七、考核型式书面实验报告及实际操作相结合。思考题1.分析影响压电常数测试结果准确性的因素？注意事项：1.压电陶瓷片易碎，测试时要小心。2.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。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
