一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于物理實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí) 驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓電陶瓷是一種新型微位移材料，具有體積小重量輕等特點(diǎn)，在光學(xué)、機(jī)械制造、 生物工程、機(jī)器人等技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)讓壓電陶瓷在電場(chǎng) 的作用下產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變的大小和電場(chǎng)的大小成正比。用公式可描述為：s = dE其中d為 壓電系數(shù)，E為電場(chǎng)強(qiáng)度，s為壓電陶瓷的應(yīng)變，在測(cè)量壓電陶瓷的位移特性時(shí)，壓電陶瓷的 伸長(zhǎng)量AL就是壓電陶瓷的應(yīng)變，所以有AL = ClE壓電陶瓷特性和性能指標(biāo)直接影響了機(jī) 械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段，關(guān)于壓電陶瓷動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)的測(cè)試裝置過(guò)于復(fù)雜且實(shí) 現(xiàn)困難，測(cè)試精度不高，且對(duì)傳感器響應(yīng)速度要求苛刻，制造成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方法上的不足，本發(fā)明目的是提供一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí) 驗(yàn)裝置，能夠方便的改變施加在壓電陶瓷兩端的電壓，進(jìn)而改變壓電陶瓷的電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠 精確的測(cè)量壓電陶瓷微小的伸長(zhǎng)量。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，包括邁克爾遜干 涉儀，所述的邁克爾遜干涉儀包括依次設(shè)置的激光器、擴(kuò)束鏡、分束器、補(bǔ)償器、移動(dòng)反射鏡 和壓電陶瓷，所述壓電陶瓷一端與移動(dòng)反射鏡連接，所述壓電陶瓷兩端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接有控制 電箱；還包括與分光器處于同一縱向軸線(xiàn)上的固定反射鏡和觀察屏，所述固定反射鏡和觀 察屏分別設(shè)置在分光器的上方和下方。
[0005] 進(jìn)一步，所述控制電箱上還設(shè)置有電壓調(diào)節(jié)旋鈕，電壓數(shù)顯表頭，電壓正負(fù)方向切 換開(kāi)關(guān)。
[0006] 進(jìn)一步，所述激光器為單模氦氖激光器。
[0007] 進(jìn)一步，所述激光器、擴(kuò)束鏡、分束器、補(bǔ)償器和移動(dòng)反射鏡中心位于同一橫向軸 線(xiàn)上的。
[0008] 進(jìn)一步，所述的分束器和補(bǔ)償器與水平軸線(xiàn)呈45度角，所述移動(dòng)反射鏡豎直設(shè) 置。
[0009] 進(jìn)一步，所述的分束器和補(bǔ)償器是兩個(gè)平行、厚度相同的光學(xué)玻璃。
[0010] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的效果是提供了一種簡(jiǎn)單方便的測(cè)量壓 電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，加載在壓電陶瓷兩端的電壓可通過(guò)控制電箱改變，電壓值可 通過(guò)數(shù)顯表頭方便讀出，電壓正負(fù)方向和通過(guò)控制電箱上的開(kāi)關(guān)任意切換，壓電陶瓷的伸 長(zhǎng)量可通過(guò)邁克爾遜干涉儀圓環(huán)改變的數(shù)量計(jì)算得出，簡(jiǎn)單有效、測(cè)量精度高、具有通用性 且易于使用的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖中：
[0013] 1、激光器 2、擴(kuò)束鏡 3、分束器
[0014] 4、固定反射鏡 5、補(bǔ)償器 6、移動(dòng)反光鏡
[0015] 7、壓電陶瓷 8、控制電箱 9、觀察屏
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
[0017] 如圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖所示，本發(fā)明提供一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn) 裝置，包括邁克爾遜干涉儀，所述的邁克爾遜干涉儀包括依次設(shè)置的激光器1、擴(kuò)束鏡2、分 束器3、補(bǔ)償器5、移動(dòng)反射鏡6和壓電陶瓷7,所述壓電陶瓷7 -端與移動(dòng)反射鏡6連接，所 述壓電陶瓷7兩端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接有控制電箱8 ;還包括與分光器3處于同一縱向軸線(xiàn)上的固 定反射鏡4和觀察屏9,所述固定反射鏡4和觀察屏9分別設(shè)置在分光器3的上方和下方。
[0018] 所述控制電箱8上還設(shè)置有電壓調(diào)節(jié)旋鈕，電壓數(shù)顯表頭，電壓正負(fù)方向切換開(kāi) 關(guān)。
[0019] 所述激光器1為單模氦氖激光器。所述激光器1、擴(kuò)束鏡2、分束器3、補(bǔ)償器5和 移動(dòng)反射鏡6中心位于同一橫向軸線(xiàn)上的。
[0020] 所述的分束器3和補(bǔ)償器5與水平軸線(xiàn)呈45度角，所述移動(dòng)反射鏡6豎直設(shè)置。 所述的分束器3和補(bǔ)償器5是兩個(gè)平行、厚度相同的光學(xué)玻璃。
[0021] 本實(shí)例的工作過(guò)程：本發(fā)明提供一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，具體實(shí) 施中，由激光器1產(chǎn)生的激光光束，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡2變成發(fā)散光束，光束經(jīng)過(guò)分束器3分光，一 束打到固定反射鏡4上，一束經(jīng)過(guò)補(bǔ)償器5打到移動(dòng)反光鏡6上。兩束分別經(jīng)過(guò)固定反射 鏡4和移動(dòng)反光鏡6反射的光，再次經(jīng)過(guò)分束器3,在觀察屏9上形成干涉圓環(huán)。通過(guò)控制 電箱8,改變加載在壓電陶瓷7上的電壓，壓電陶瓷7在電場(chǎng)的作用下伸長(zhǎng)，推動(dòng)移動(dòng)反光鏡 6隨著壓電陶瓷7的伸長(zhǎng)在光路方向上移動(dòng)，改變邁克爾遜干涉儀兩干涉臂的光程差，在觀 察屏9上形成數(shù)量為N的若干干涉圓環(huán)，從而來(lái)計(jì)量壓電陶瓷的伸縮量。
[0022] 使用本發(fā)明提供一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，所述控制電箱8可控 制加載在壓電陶瓷7兩端的電壓，其電壓在0~150V內(nèi)穩(wěn)定連續(xù)可變，其帶有數(shù)顯表頭顯 示實(shí)時(shí)電壓；所述控制電箱帶有切換開(kāi)關(guān)，可切換加載在壓電陶瓷兩端的電壓的正負(fù)方向。 通過(guò)控制電箱8改變加載在壓電陶瓷7上的電壓V，在觀察屏9上形成數(shù)量為N的若干干涉 ATJ 圓環(huán)。通過(guò)邁克爾遜干涉儀原理可知，壓電陶瓷伸長(zhǎng)量：結(jié)合公式AL = dE，可得 到壓電陶瓷的壓電系數(shù)4 = 其中λ為氦氖激光器的波長(zhǎng)，L為壓電陶瓷的長(zhǎng) Z L· ZL 度。另外，通過(guò)改變加載在壓電陶瓷7上的電壓V，測(cè)量對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量AL，可以得到壓電陶 瓷伸長(zhǎng)量AL和加載電壓V的對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)圖。
[0023] 以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施 例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn) 等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，包括邁克爾遜干涉儀，其特征在于：所述 的邁克爾遜干涉儀包括依次設(shè)置的激光器（1)、擴(kuò)束鏡（2)、分束器（3)、補(bǔ)償器（5)、移動(dòng) 反射鏡（6)和壓電陶瓷（7)，所述壓電陶瓷（7) -端與移動(dòng)反射鏡（6)連接，所述壓電陶瓷 (7)兩端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接有控制電箱⑶；還包括與分光器（3)處于同一縱向軸線(xiàn)上的固定反射 鏡⑷和觀察屏（9)，所述固定反射鏡⑷和觀察屏（9)分別設(shè)置在分光器（3)的上方和下 方。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述控制 電箱（8)上還設(shè)置有電壓調(diào)節(jié)旋鈕，電壓數(shù)顯表頭，電壓正負(fù)方向切換開(kāi)關(guān)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述激光 器（1)為單模氦氖激光器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述激光 器（1)、擴(kuò)束鏡（2)、分束器（3)、補(bǔ)償器（5)和移動(dòng)反射鏡（6)中心位于同一橫向軸線(xiàn)上的。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的分 束器（3)和補(bǔ)償器（5)與水平軸線(xiàn)呈45度角，所述移動(dòng)反射鏡（6)豎直設(shè)置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的分 束器（3)和補(bǔ)償器（5)是兩個(gè)平行、厚度相同的光學(xué)玻璃。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種測(cè)量壓電陶瓷伸縮特性的實(shí)驗(yàn)裝置，包括邁克爾遜干涉儀，所述的邁克爾遜干涉儀包括依次設(shè)置的激光器、擴(kuò)束鏡、分束器、補(bǔ)償器、移動(dòng)反射鏡和壓電陶瓷，所述壓電陶瓷一端與移動(dòng)反射鏡連接，所述壓電陶瓷兩端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接有控制電箱；還包括與分光器處于同一縱向軸線(xiàn)上的固定反射鏡和觀察屏，所述固定反射鏡和觀察屏分別設(shè)置在分光器的上方和下方。本發(fā)明的有益效果是能夠方便的改變施加在壓電陶瓷兩端的電壓，進(jìn)而改變壓電陶瓷的電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠精確的測(cè)量壓電陶瓷微小的伸長(zhǎng)量。
【IPC分類(lèi)】G01R29/22
【公開(kāi)號(hào)】CN105092988
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510594845
【發(fā)明人】張姝, 張甫順
【申請(qǐng)人】天津港東科技發(fā)展股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日