佰力博持续研发—推出压电陶瓷综合参数分析仪
文章来源:Partulab | 作者:佰力博 | 发布时间:2022-11-24 | 100 次浏览 | 分享到:

       佰力博PCA100压电陶瓷综合参数分析仪是一款采用谐振法评估压电陶瓷综合性能参数的专用设备,该设备可以直观便捷的测量压电陶瓷的自由相对介电常数εr3、介电损耗tanδ、机电耦合系数K P/ K31 / K33 / Kt 、机 械 品 质 因 数 Q m 、压电应变常数 d33 /d31 /d15 、压电电压常数g31/g31/g15、等效电路、频率特征等关键参数,是压电陶瓷及压电元件研究、应用、生产必备工具。


相对介电常数

相对介电常数(relative permittivity),表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比,该值也是材料贮电能力的表征。也称为相对电容率。不同材料不同温度下的相对介电常数不同,利用这一特性可以制成不同性能规格的电容器或有关元件。


介电损耗tanδ


介电损耗角正切又称介质损耗角正切,是指电介质在单位时间内每单位体积中,将电能转化为热能(以发热形式)而消耗的能量。表征电介质材料在施加电场后介质损耗大小的物理量,以tanδ来表示,δ是介电损耗角。

机电耦合系数

机电耦合系数意思是压电振子在振动过程中,将机械能转变为电能,或将电能转变为机械能,这种表示能量相互变换的程度用机电耦合系数表示。

 其中,k是机电耦合系数;

U₁是相互作用能密度;
Um是弹性能密度;
Ue是介电能密度。
常见的机电耦合系数有:
1、平面机电耦合系数:反映薄圆片沿厚度方向极化和电激励,作径向伸缩振动时机电耦合效应的参数
2、横向机电耦合系数K31:反映细长条沿厚度方向极化和电激励,作长度伸缩振动的机电耦合效应的参数。
3、纵向机电耦合系数K33:反映细棒沿长度方向极化和电激励,作长度伸缩振动的机电耦合效应的参数。
4、厚度伸缩机电耦合系数KT:反映薄片沿厚度方向极化和电激励,作厚度方向伸缩振动的机电效应的参数。
5、厚度切变机电耦合系数K15:反映矩形板沿长度方向极化,激励电场的方向垂直于极化方向,作厚度切变振动时机电耦合效应的参数。


机械品质因数


机械品质因数是一个无因次的物理量,其用Qm表示。
Qm 产生的本质与表征:
机械品质因数 Qm 值表征压电体在谐振时因克服内摩擦而消耗的能量,它定义为:
Qm = 2 π(谐振时振子储存的机械能量/谐振每周振子机械损耗的能量)
由此可知 ,机械品质因数 Qm 值反映压电材料的机械损耗的大小 , 机械损耗越小 , Qm 值越大。
在实际计算材料的 Qm 值时 ,对于压电振子的等效电路图 ,采用下面近似公式:
Qm = 1/ 4 π( C0 + C1) R1 Δf
式中 C0 为压电振子的静态电容 , R1 为振子谐振时的等效电阻 , C1 为振子的动态电容 , Δf 是振子的谐振
频率 f r 与反谐振频率 f a 之差. 一般采用传输线路法 , 测得Δf 、 R1等 , 然后计算 Qm 值。
理论上从材料配比与掺杂改性进行研究 ,实践上从工艺方面进行改进 ,是能够调整压电陶瓷材料的
Qm 值 ,改善其温度稳定性 ,从而使压电陶瓷材料获得更为广泛的应用的有效方法。



压电应变常数

压电常数表征压电体在压力下产生极化强 弱(电压大小)的常数。某些电介质在压力作用下发生极化而在两端表面出 现电位差的性质称为压电性。具有压电性的物体称为压电体 。
一般压电体 具有逆压电效应,即在外电场作用下 压电体会产生形变。目前应用最广的 是锆钛酸铅二元系压电陶瓷,简称为 PZT,其压电常数分量d33可达600pC/N。
压电常数(Piezoelectric Constant)是压电体把机械能转变为电能或把电能转变为机械能的转换系数。它反映压电材料弹性(机械)性能与介电性能之间的耦合关系。
选择不同的自变量(或者说测量时选用不同的边界条件),可以得到四组压电常数d、g、e、h,其中较常用的是压电常数d。
其中压电常数d33是表征压电材料性能的最常用的重要参数之一,一般陶瓷的压电常数越高,压电性能越好。下标中的第一个数字指的是电场方向,第二个数字指的是应力或应变的方向,“33”表示极化方向与测量时的施力方向相同。
压电常数不仅与应力TI、应变SI有关,而且与电场强度Ei、电位移Di也有关。


频率特性

频率特性是指在交流电路中,当输入电压的频率发生变化时,负载阻抗也会发生变化,从而具备不同的幅频特性和相频特性,对不同频率的信号作用不同,这种变化关系就是频率特性。


佰力博PCA压电陶瓷综合参数分析仪

佰力博PCA压电陶瓷综合参数分析仪采用交流谐振法,能精准分析出压电材料各项参数,操作简单方便,受到各大高校和科研院所的一致好评!