薄膜+塊體+粉末+夾具精密壓電系數(shù)D33測試儀

ZJ-6型壓電測試儀（準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）

目前我們國家對材料測試越來越重視，很多單位及科研院校對產(chǎn)品甄別出現(xiàn)很大問題，但是真正測試材料需要選擇一款精準(zhǔn)可靠的測試產(chǎn)品，這樣對自己的測試成果及研究會帶來很大的作用,對我們的生產(chǎn)帶來極大的指導(dǎo)性作用。

關(guān)鍵詞:壓電,陶瓷材料,高分子         

一、產(chǎn)品介紹：

    ZJ-6型壓電測試儀（準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）是為測量壓電材料的d₃₃常數(shù)而設(shè)計的專用儀器，它可用來測量具有大壓電常數(shù)的壓電陶瓷，小壓電常數(shù)的壓電單晶及壓電高分子材料。此外，也可測量任意取向壓電單晶以及某些壓電器件的等效壓電d₃₃/d₁₅常數(shù)，儀器測量范圍寬，分辨率細(xì)，可靠性高，操作簡單，對試樣大小及形狀無特殊要求，圓片、圓環(huán)、圓管、方塊、長條、柱形及半球殼等均可測量，測量結(jié)果和極性在三位半數(shù)字面板表上直接顯示。

ZJ-6型壓電測試儀（準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）的d₃₃測量上限被擴大到8000pC/N，不僅可用來測量普通的壓電陶瓷材料，還可用來測量具有大壓電常數(shù)的新型壓電單晶的d₃₃常數(shù)，如PZN-PT91/9壓電單晶(d₃₃可達(dá)3000pC/N左右或更高)

ZJ-6型壓電測試儀（準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）帶有測量d₃₁壓電常數(shù)的配件，利用它可以測量徑向極化園管和長方棒形壓電元件的橫向壓電常數(shù)d₃₁。

    ZJ-6型壓電測試儀（準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）如配合切向加力適配器（選配件）還可以測量壓電元件的切向壓電常數(shù)d₁₅ (d₁₅測量的量程、準(zhǔn)確度和分辯率同d₃₃)。

本儀器是從事壓電材料及壓電元件生產(chǎn)、應(yīng)用與研究部門的儀器。

二、主要應(yīng)用領(lǐng)域：無損檢測超聲檢測，醫(yī)療超聲檢測，航空航天，石油天然器，汽車物聯(lián)網(wǎng)，，工業(yè)，消費者程序等。

二、產(chǎn)品主要功能：

測量壓電材料的d₃₁常數(shù)

測量具有大壓電常數(shù)的壓電陶瓷

測量小壓電常數(shù)的壓電單晶及壓電高分子材料   

測量任意取向壓電單晶以及某些壓電器件的等效壓電d’₃₃常數(shù)

測量壓電元件的切向壓電常數(shù)d₁₅

三、主要技術(shù)指標(biāo):

d33/d15：量程:×1 檔:20 至 8000pC/N；×0.1檔:2至200pC/N

×1檔:±2%±1至3 (pC/N)，當(dāng)d33 在200至8000pC/N

×0.1 檔: =±2%±1至3 (0.1pC/N)，當(dāng)d33 在20至200pC/N

±5%±1至3 (0.1pC/N)，當(dāng) d₃₃ 在2至20pC/N

計量標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時間：2-3年（評判壓電測試儀準(zhǔn)確性能的重要依據(jù)之一）

提供壓電薄膜標(biāo)準(zhǔn)片：20*20MM

電壓保護(hù)：放電保護(hù)功能  

D31塊體夾具，D15塊體夾具，D15圓管夾具，D31塊體夾具，薄膜拉伸夾具（新增功能）,共面電極功能（新增）

±5%±1個數(shù)字，當(dāng)d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個數(shù)字，(當(dāng)d33在10到200pC/N)
±5%±1個數(shù)字，當(dāng)d33在10到20pC/N。
分辨率： ×1擋：1 pC/N；    ×0.1擋：0.1 pC/N。

頻率：110HZ

交變力：0.25N
尺寸：施力裝置：Φ110×140mm；儀器本體：240×200×80mm。
重量：施力裝置：約4公斤；   
儀器本體：2公斤。
電源：220伏，50赫，20瓦。

壓電陶瓷因其可實現(xiàn)機械能與電能之間的雙向轉(zhuǎn)換，被廣泛應(yīng)用于能量采集器、換能器、機器人等領(lǐng)域。隨著3D打印等增材制造技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)加工難以實現(xiàn)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)逐步成為可能。本文綜述了壓電陶瓷器件中幾何形狀對能量轉(zhuǎn)換性能的影響，涵蓋多層結(jié)構(gòu)、彎曲器、螺旋體、殼體、拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)及超材料等多種典型設(shè)計。為新型壓電器件的設(shè)計與制造提供參考。

壓電陶瓷簡介

壓電效應(yīng)是機械能和電能的耦合，壓電材料在眾多關(guān)鍵技術(shù)中發(fā)揮著重要作用。其正向壓電效應(yīng)廣泛應(yīng)用于各類傳感器、超聲設(shè)備和能量采集器中；而逆向壓電效應(yīng)則常用于高精度驅(qū)動器及高功率超聲系統(tǒng)。目前，壓電陶瓷市場估值約為20億美元，主要由含鉛陶瓷（如PZT）主導(dǎo)。與單晶材料相比，陶瓷具有更高的可加工性，能夠較容易地制備成多種復(fù)雜形狀，因此成為壓電材料研究與應(yīng)用的核心方向。

壓電設(shè)備架構(gòu)圖

壓電陶瓷形狀的設(shè)計

雖然壓電陶瓷長期以來一直以傳統(tǒng)設(shè)計的形式使用，例如圓盤、平板、環(huán)和管，但制造方法的進(jìn)步使得具有復(fù)雜形狀以及電極和極化網(wǎng)絡(luò)的非傳統(tǒng)壓電陶瓷成為可能。

壓電元件的形狀會影響其振動模式，進(jìn)而影響機電耦合因子的解析表達(dá)式，如下圖。長寬比與標(biāo)準(zhǔn)要求不同的壓電元件將產(chǎn)生多種振動模式的重疊響應(yīng)。這使得在表征材料參數(shù)時阻抗譜的解釋變得復(fù)雜，并且需要進(jìn)行額外的數(shù)據(jù)分析，尤其是當(dāng)這些元件用作設(shè)備中的傳感器時。

幾種諧振模式的機電耦合系數(shù)，其中 t 為厚度，d 為直徑，L 為其他尺寸，P 為極化方向

壓電元件的幾何形狀會顯著影響其耦合系數(shù)類型與大小。例如，相比板狀或柱狀結(jié)構(gòu)，薄圓盤在相同方向上的耦合系數(shù)較低。形狀由圓盤向柱或棒的轉(zhuǎn)變能夠增強縱向響應(yīng)。長寬比的變化也會對測得的電荷系數(shù)（如 d??）產(chǎn)生影響。實驗中測得的“有效"d??值可能與材料固有的d??不同。例如，Barzegar 等發(fā)現(xiàn) PZT 薄圓盤的 d??值普遍降低約 30%。Stewart 等進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，薄圓盤中的厚度效應(yīng)使得軟 PZT 的 d??值降低，而硬 PZT 的值則升高。

此外，形狀相關(guān)的另一個關(guān)鍵因素是曲率。彎曲結(jié)構(gòu)中，由 d?? 分量引起的位移在邊緣處更顯著，并且壓電正應(yīng)力所產(chǎn)生的彎矩在曲面結(jié)構(gòu)中明顯大于直線結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步增強了壓電響應(yīng)。