PZT壓電陶瓷介紹和測(cè)試方法及相關(guān)設(shè)備
關(guān)于PZT壓電陶瓷介紹和測(cè)試方法及相關(guān)設(shè)備我們?cè)谶@里詳細(xì)的論述了相關(guān)材料設(shè)備，我們?cè)谶@里采用ZJ-3型D33測(cè)試儀，PZT-JH10/4型壓電測(cè)試儀，ZJ-PY15型壓電壓片機(jī)，JKZC-YDZK03A型壓電阻抗分析儀，TDZT-04C型鐵電測(cè)試儀這些基礎(chǔ)研究設(shè)備。這些是建立基礎(chǔ)壓電材料的重要設(shè)備，是組建材料試驗(yàn)室的設(shè)備之一。
一、基本知識(shí)介紹
壓電材料壓電效應(yīng)
壓電式傳感器工作原理、技術(shù)參數(shù)及等效模型HSA PZT壓電陶瓷應(yīng)用介紹
組成架構(gòu)及工作原理
PZT不良背景介紹測(cè)試方法推薦
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類(lèi)別 |
材料 |
成分 |
特性 |
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石英晶體 |
單晶體、水晶 （人造、天然） |
SiO2 |
d11=2.31X10-12C/N, 壓電系數(shù)穩(wěn)定，固有頻率穩(wěn)定承受壓力700-1000Kg/cm2 |
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壓電陶瓷 |
人造多晶體 |
鈦酸鋇、PZT 鋇、鈮酸鹽系 |
壓電系數(shù)高d33=190 |
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新型壓電材料 |
壓電半導(dǎo)體 |
壓電特性 半導(dǎo)體特性 |
集成壓電傳感器 |
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有機(jī)高分子 壓電材料 |
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質(zhì)輕柔軟、抗拉強(qiáng)度高、 機(jī)電耦合系數(shù)高 |
參數(shù)：
壓電常數(shù) —— 壓電效應(yīng)強(qiáng)弱:靈敏度
彈性常數(shù)(剛度) —— 固有頻率、動(dòng)態(tài)特性
介電常數(shù) —— 因有電容、頻率下限
機(jī)電耦合系數(shù) —— 機(jī)電轉(zhuǎn)換效率
電阻 —— 泄漏電荷、改善低頻特性
居里點(diǎn) —— 喪失壓電性的溫度
基本知識(shí)介紹:
1、壓電材料：
定義
在外力作用下產(chǎn)生電流，或反過(guò)來(lái)在電流作用下產(chǎn)生力或形變的一種功能材料。
基本知識(shí)介紹:
壓電材料
PZT壓電陶瓷(錯(cuò)鈦酸鉛陶瓷）---壓電效應(yīng)
用錯(cuò)、鈦、鉛的氧化物配制后燒結(jié)而成。一般采用雙模結(jié)構(gòu)（壓電陶瓷片+金屬振動(dòng)片)P-->"Pb”(鉛元素)，Z-->"Zr”(錯(cuò)元素)，T-->"Ti”（鈦元素)
特點(diǎn)
-具有顯著的介電、壓電和鐵電特性
-PZT鐵電厚膜兼有塊狀材料和薄膜的優(yōu)點(diǎn)。可在低壓和高頻條件工作
-壓電厚膜微致動(dòng)器作為磁記錄行業(yè)的材料，被用來(lái)解決硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁頭定位的難題
二、基本知識(shí)介紹:
壓電效應(yīng)：
正壓電效應(yīng):外界應(yīng)力作用下（機(jī)械能），表面產(chǎn)生電荷（電能)
逆壓電效應(yīng):外加電場(chǎng)作用下（電能），一定方向產(chǎn)生機(jī)械形變或機(jī)械壓力
基本知識(shí)介紹：
壓電傳感器工作原理
是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在外力作用下，在電介質(zhì)的表面上產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)
非電量測(cè)量
表現(xiàn)形式：
基本知識(shí)介紹
等效模型
正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)等效模型如下:
正壓電效應(yīng):F(應(yīng)力或形變)輸入--->QU（電量或電壓>
遞壓電效應(yīng):QU《電量或電壓）輸入--->F(應(yīng)力或形變》輸出
d33為壓電參數(shù)，壓電材料把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換系數(shù)z韋為區(qū)
正壓電效應(yīng):Q=d33F
d33為壓電參數(shù)，壓電材料把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換系數(shù)z韋為區(qū)吃d學(xué)mi〔應(yīng)力或應(yīng)變)與電學(xué)量(電位移或電場(chǎng))間相互耦合的線(xiàn)性響應(yīng)系數(shù)
測(cè)量?jī)x器:ZJ-3型準(zhǔn)靜態(tài)d33測(cè)量?jī)x(中科院聲學(xué)所)
ZJ-3型準(zhǔn)靜態(tài)D33測(cè)量?jī)x的主要技術(shù)參數(shù)：
d33測(cè)量范圍：
★ ×1擋：10到2000pC/N，20 至4000pC/N，可以升級(jí)到10000PC/N.
★×0.1擋： 1到200pC/N，2 至400pC/N。
★可以配套PZT-JH10/4/8/12型壓電極化裝置使用
★可以配套ZJ-D33-YP15壓電壓片機(jī)使用
誤差：×1擋：±2%±1個(gè)數(shù)字，當(dāng)d33在100到4000pC/N；
★計(jì)量標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時(shí)間：2-3年（評(píng)判壓電測(cè)試儀準(zhǔn)確性能的重要依據(jù)之一）
±5%±1個(gè)數(shù)字，當(dāng)d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個(gè)數(shù)字，(當(dāng)d33在10到200pC/N)
±5%±1個(gè)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。
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。
★補(bǔ)充參數(shù):
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頻帶寬度 |
DC～7MHz |
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Y偏轉(zhuǎn)系數(shù) |
10mV/div～5V/div, 分9檔 |
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X偏轉(zhuǎn)系數(shù) |
0.2μS/div～0.1S/div, 分18檔 |
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X擴(kuò)展 |
×2 |
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觸發(fā)源 |
內(nèi)、外、電視場(chǎng) |
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同步方式 |
自動(dòng)、觸發(fā) |
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有效顯示面 |
6div×10div(1div=0.6cm) |
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使用電源 |
AC 220V/50Hz |
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外形尺寸 |
240B×100H×300Dmm |
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重量 |
3kg |
基本知識(shí)介紹
等效電路
靜電發(fā)生器或絕緣介質(zhì)平板電容器:外部機(jī)械硬力作用下，電極兩端產(chǎn)生極性相
反電量相等的電荷
反電量相等的電荷等效電路
PZT-JH10/4型壓電極化裝置主要技術(shù)參數(shù)：
1. 能夠同時(shí)極化1-4片試樣
2. 安全可靠，溫度補(bǔ)償快、恒溫精度高
3. 每路當(dāng)漏電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，都具有切斷保護(hù)功能，不影響其它樣片的極化，其它回路可按正常極化時(shí)間完成極化。
4. 任意夾持樣品尺寸為3-40mm片方型或是圓型試樣
5.工作電源：AC220V 50/60HZ
6.額定功率：2.0kw
*7.壓電材料極化或耐壓測(cè)試：DC：0-10KV（±5％+2個(gè)字）連續(xù)可調(diào)
8.總電流：10mA
9.每路切斷電流：0.5mA
10.加熱時(shí)間：可以自動(dòng)設(shè)定
11.加熱元件 ：優(yōu)質(zhì)電阻絲
*12.1次測(cè)試試樣數(shù)量:可加載1-4片試樣
13.額定溫度 ：≤180℃
14..高溫度 ：200℃
15.控溫方式 ：智能化恒溫控制（進(jìn)口表），多段程序可控
PZT壓電陶瓷應(yīng)用介紹
(磁頭懸臂裝置)結(jié)構(gòu)及功能介紹
PZT元件作用是利用其高壓電常數(shù)特性，使讀寫(xiě)磁頭發(fā)生水平位移，從而使HSA水平旋轉(zhuǎn)和尋軌
鐵電測(cè)試儀主要技術(shù)參數(shù)：
TDZT-04C 型鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)是新一代鐵電材料參數(shù)測(cè)試儀適用于鐵薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測(cè)量，可測(cè)量鐵電薄膜電滯回線(xiàn)、I—V特性及開(kāi)關(guān)特性，可地測(cè)出具有非對(duì)稱(chēng)電滯回線(xiàn)鐵電薄膜的Pr值。可測(cè)鐵電體材料的電滯回線(xiàn)及I—V特性。
主要技術(shù)指標(biāo)：
1.輸出信號(hào)電壓：：薄膜：0～±10V 陶瓷、材料：0～±2000V
2.輸出信號(hào)頻率：薄膜材料1-1000HZ，陶瓷：0-1Hz
3.電容范圍：1000nf～ 100nf, 精度: ≤1%。
4.電流范圍: 1nA～10A ,精度: ≤1%。
5、測(cè)試樣品：0-20mm 5個(gè)
6、高壓樣品池：2個(gè)，一個(gè)封閉式：8CM*6CM 一個(gè)開(kāi)放式：8CM*5CM
7、三維移動(dòng)薄膜測(cè)試平臺(tái)：直立式探針一套，角度式探針一套
8、電流：1-10倍放大，信號(hào)：1-20倍。.數(shù)據(jù)結(jié)口：USB或BNC接口。
9. 數(shù)據(jù)采集分析軟件： 能畫(huà)出鐵電薄膜的電滯回線(xiàn)，定量得到鐵電薄膜材料的飽和極化Ps、剩余極化Pr、矯頑場(chǎng)Ec、漏電流等參數(shù);可以進(jìn)行鐵電薄膜材料的鐵電疲勞性能、鐵電保持性能的測(cè)試，電阻測(cè)量，漏電流測(cè)量。
10.可以配合ZJ-3和ZJ-6型壓電測(cè)試儀操作系統(tǒng)
