一種動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于壓電材料的測試設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電材料(包含陶瓷和單晶)是實(shí)現(xiàn)機(jī)-電能量轉(zhuǎn)換和耦合的一類極其重要的功能材料，在航空航天、電子信息、能源、先進(jìn)制造、醫(yī)療系統(tǒng)和武器裝備等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。近年來，我國在航空航天、能源、醫(yī)療和空間技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)展十分迅速，對其中關(guān)鍵功能部件提出了越來越苛刻的要求。在一些領(lǐng)域應(yīng)用的壓電器件如聲波測井儀、超聲電機(jī)、高溫壓電振動傳感器等的一個共同特點(diǎn)就是工作環(huán)境溫度高，這就要求壓電材料在高溫下能穩(wěn)定、可靠的工作。
[0003]壓電系數(shù)是表征壓電材料性能的一個重要參數(shù)。目前通用的壓電系數(shù)測試設(shè)備(或測量裝置)為美國的YE2730以及中國科學(xué)院聲學(xué)研宄所研發(fā)的ZJ系列準(zhǔn)靜態(tài)壓電系數(shù)測量儀，但這些測量設(shè)備都只能測量壓電材料在室溫時的壓電系數(shù)。而在高溫時對壓電材料壓電系數(shù)進(jìn)行表征，國內(nèi)外尚無成熟的測試設(shè)備或裝置。
[0004]雖然德國的一個研宄小組報道了一種采用激光測振法表征不同溫度下壓電材料的壓電系數(shù)d33(J.Am.Ceram.Soc.2012, 95:711-715)，但是該方法目前主要用于該實(shí)驗(yàn)室，尚未得到推廣普及應(yīng)用。目前，文獻(xiàn)報道的通行表征手段是在高溫爐中將壓電材料樣品在不同溫度下進(jìn)行退極化處理，待樣品冷卻至室溫后，測量其壓電系數(shù)(Adv.Mater.2005, 17:1261-1265)，該手段只能間接地通過壓電系數(shù)的變化來反應(yīng)壓電性能的溫度穩(wěn)定性，不能有效、實(shí)時的評價高溫時的壓電性能。
[0005]因此，如何實(shí)現(xiàn)在不同溫度下實(shí)時測量壓電材料的壓電系數(shù)，是高溫壓電材料及其相關(guān)器件研制過程中的關(guān)鍵難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中尚無在不同溫度下實(shí)時對壓電材料壓電系數(shù)進(jìn)行表征的測試設(shè)備或裝置的問題，提供了一種動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置。
[0007]本發(fā)明所提供的動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置，包括:裝載有作為待測壓電材料的壓電片的壓電加速度傳感器；將所述壓電加速度傳感器加熱到規(guī)定溫度的溫控加熱單元；輸出規(guī)定加速度以用于激勵所述壓電加速度傳感器輸出電荷信號的振動輸出單元；采集由所述壓電加速度傳感器輸出的電荷信號并基于所述電荷信號得到所述待測壓電材料在所述規(guī)定溫度下的壓電系數(shù)的數(shù)據(jù)采集處理單元。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，通過溫控加熱單元將裝載有作為待測壓電材料的壓電片的壓電加速度傳感器加熱到規(guī)定溫度，并通過振動輸出單元輸出規(guī)定加速度以用于激勵壓電加速度傳感器輸出電荷信號，且通過數(shù)據(jù)采集處理單元采集由壓電加速度傳感器輸出的電荷信號并基于該電荷信號得到待測壓電材料在該規(guī)定溫度下的壓電系數(shù)。從而可以實(shí)現(xiàn)在不同溫度下實(shí)時測量壓電材料的壓電系數(shù)，克服了目前傳統(tǒng)壓電系數(shù)測試裝置只能測量壓電材料在室溫時的壓電系數(shù)，而無法獲得不同溫度時的壓電系數(shù)的這一關(guān)鍵難題。
[0009]又，在本發(fā)明中，也可以是，還包括連接在所述壓電加速度傳感器的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集處理單元之間以放大所述壓電加速度傳感器輸出的所述電荷信號的電荷放大器。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，通過連接在壓電加速度傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集處理單元之間的電荷放大器將壓電加速度傳感器輸出的電荷信號放大后再輸入至數(shù)據(jù)采集處理單元，從而數(shù)據(jù)采集處理單元可基于該放大的電荷信號更有效且準(zhǔn)確地得到待測壓電材料在規(guī)定溫度下的壓電系數(shù)。
[0011]又，在本發(fā)明中，也可以是，所述振動輸出單元包括用于載置所述壓電加速度傳感器并輸出所述規(guī)定加速度的振動臺和用于控制所述振動臺輸出的加速度的振動控制部。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，通過振動控制部控制振動臺以輸出規(guī)定加速度，從而用于激勵壓電加速度傳感器輸出電荷信號。
[0013]又，在本發(fā)明中，也可以是，所述振動臺選自符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18328-2001的振動臺。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18328-2001的振動臺可確保輸出規(guī)定加速度的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0015]又，在本發(fā)明中，也可以是，所述溫控加熱單元包括用于對所述壓電加速度傳感器進(jìn)行加熱的加熱爐、用于支持所述加熱爐的爐體支架、和用于控制所述加熱爐所產(chǎn)生的溫度的溫度控制器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，通過溫度控制器控制加熱爐所產(chǎn)生的溫度，以將壓電加速度傳感器加熱到所需的規(guī)定溫度，從而可以有利于實(shí)現(xiàn)在不同溫度下實(shí)時測量壓電材料的壓電系數(shù)。
[0017]又，在本發(fā)明中，也可以是，所述壓電加速度傳感器包括壓縮式壓電加速度傳感器。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，采用壓縮式壓電加速度傳感器可直接測算出壓電系數(shù)d33。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
采用本發(fā)明的動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置可動態(tài)測量不同溫度下的壓電材料的壓電系數(shù)，例如可測量從室溫到760°C溫度范圍內(nèi)的壓電系數(shù)，克服了目前傳統(tǒng)壓電系數(shù)測試裝置只能測量壓電材料在室溫時的壓電系數(shù)，而無法獲得不同溫度時的壓電系數(shù)的這一關(guān)鍵難題，為壓電材料的實(shí)際高溫應(yīng)用起到了重要的推進(jìn)作用。
【附圖說明】
[0020]圖1示出了本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和下述實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，附圖及下述實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0022]為了解決目前在實(shí)時測量壓電材料高溫壓電系數(shù)方面沒有相應(yīng)的測試設(shè)備或裝置這一難題，本發(fā)明提供了一種動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置，以滿足高溫壓電材料及相關(guān)器件研制過程中對高溫電壓系數(shù)和溫度穩(wěn)定性的評價要求，為壓電材料在高溫領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用起到了推進(jìn)作用。
[0023]本發(fā)明所提供的動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置，包括:裝載有作為待測壓電材料的壓電片的壓電加速度傳感器；將所述壓電加速度傳感器加熱到規(guī)定溫度的溫控加熱單元；輸出規(guī)定加速度以用于激勵所述壓電加速度傳感器輸出電荷信號的振動輸出單元；采集由所述壓電加速度傳感器輸出的電荷信號并基于所述電荷信號得到所述待測壓電材料在所述規(guī)定溫度下的壓電系數(shù)的數(shù)據(jù)采集處理單元。
[0024]以下，結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]如圖1所示，本實(shí)施形態(tài)中的動態(tài)測量壓電材料高溫壓電系數(shù)的裝置包括裝載有作為待測壓電材料的壓電片(圖示省略)的壓電加速度傳感器2。其中，待測壓電材料例如可以是陶瓷和單晶等壓電材料。且該壓電加速度傳感器2可為使用待測壓電材料根據(jù)壓電傳感器裝配要求組裝而成的壓電加速度傳感器，其例如可以是壓縮式壓電加速度傳感器，但本發(fā)明不限于此。
[0026]該動態(tài)