GB 3389.1-1982 压电陶瓷材料性能测试方法 常用名词术语.pdf
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1、UDC 621.315.812 - 79 : 001.4 G国中华人民共和国国家标准GB 3389. 1-82 压电陶瓷材料性能测试方法常用名词术语Test methods for the properties of piezoelectric cer.ammics commmonly used termms 1982-12-30发布1983-11-01实施国籍之标准局批准标准搜搜网附w.bzs口sO.com各类标准行业资料免费下载1 引言中华人民共和国国家标准压电陶瓷材料性能测试方法常用名词术语Test methods for the properties of piezoelectric
2、ceramics commonl y used terms 本标准规定了压电陶瓷材料性能测试方法常用名词术语的定义及符号。2 符号表水标准所采用的符号及名称、单位见下表zJf二号符口E王名称A 卡f音时间老化率2 b 宽度3 C 电介质试样的等放并联电阻4 c 受夹电容5 C 部分受夹电容6 C 自由电容7 CJ 压电振子简化等效电路的动态电容8 Co 压电振子简化等效电路的并联电容9 C , Cjj CJJ CJ2 CJ3 C:l3 C44 , CS5 C66 弹性刚度常数10 CE c/f 短路弹性刚度常数11 CTJ c 开路弹性刚度常数12 D. D; Dj. Dm. Dn. D3 电
3、位移13 D (上析、表示在恒定电位移条件下14 d 直径d. d;j dJ5.d25.d3J d 32 15 d33 压电应变常数16 dh 等静压压电应变常数国家标准局1982-12-30发布UDC 621.315.612 - 79 :佣1.4GB 3389. 1 - 82 单位口1F F 唱N/m2 C/m2 m C/N或m!V 1983-11-01实施标准搜搜网wrfMT.bzsoso. corn各类标准行业资料免费下载GB 3389. 1 - 8 2 续表序号符号名阶、单位17 E , E j , Ej , E m En 电场强度V !m 18 E c 矫顽电场强度V : m 19
4、E (七钧。友示在恒定电场强度条件下20 e , eij ,el e2.;.e3 I e3 2 e: 压电应力常数N / V m 戎Cm2 21 F f亘定力N 22 f 频率23 反i自振频率(电纳为零)24 儿最大导纳(最小阻抗频率25 !n 最小导纳(最大阻抗)频率Hz 26 !p 并联谐振频率27 !r 谐振频率电纳为零)28 f守串联谐振频率29 !m7 包含振予的传输网络的最大传输频率30 !nr 包含振子的传输网络的最小传输频率31 9, 9j j ,9 15,9 25 ,931 ,93 2933 压电电压常数V m/N或m2j C 32 h , hjj ,h日,h25, h3
5、1 ,h32 ,h33 压电劲度常数V/ m或N /C 33 I 交变电流A 34 h 机电搞合系数35 kp 平面机电鹅合系数36 k, 厚度伸振动电祸合系数37 k l5 厚度切振动电销合系数38 k 31 横向机电糯合系数39 k3 纵向机电桐合系数40 L, 压电振子简化等效电路的动态电感H 41 长度m 42 M 电振子的优值43 N 频率常数Hzm 44 P 手王功功率J / 5 45 P , Pm,凡极化强度46 F飞剩余饭化强度C / m2 47 p. 白发极化强度标准搜搜网VWW.bzs口sO.com各类标准行业资料免费下载GB 3389.1-82 续表序号符喜王J 名称单位
6、48 凡热事事电系数C / m2 C 49 凡J一级热释电系数50 P,:, 二级热释电系数C i m2 C 51 Q 无功功率1.S 52 Q 电学品质因数53 Qimrn 电致伸缩系数m !C2 54 。m机械品质因数55 R 电介质试样的等放并联电阻56 凡反谐振电阻Q 57 Rr 谐振电阻58 RJ 压电振子简化等法电路的动态电阻59 S , S. , S j 应变60 S (上标表示在恒定应变条件下61 S , Sjj SII, SI2 S13 S:i 弹性III资常数SH Sss , SS6 62 SD,S,SJ7.s飞开路4悟性柔Mlif淆数m2; N 63 SE,S,S,S巳短
7、路弹件,柔111面?常数64 T , Th, T ,. , T j 庇力N 1m2 65 T U:.标表示在俩也应力条件,下66 T c 店里温度C 67 T K f 频率温度系数CC)- J 68 TKY 参数Y的泪度系数69 1. IJ 时11,Js 70 t 厚度m 71 交变电压V 72 W, 弹性能密度73 W2 介电能密度J 1m3 74 U72 弹性一-介电相11.作用能密度75 y (1 ) 随时间变化的某参数标准搜搜网附各类标准行业资料免费下载GB 3389 . 1 - 82 续表J_f;号f守号名称单位76 Ym 压电振子的最大导纳77 Yn 压电振子的最小导纳S 78 Y
8、n 压电振子并联支路的导纳79 Y 1 压电振子串联支路的导纳80 Z m !王电振沪的最小阻炕Q 81 Zn J王电振f的最大阻抗82 , 线膨胀系数 83 ,l11JJ 介质隔离本84 ?,71,L 宜夹介质隔离率m/ F 8 ti71i:1 日由介质隔离卷86 ) 电容比,l = Co C1 87 A 介电损耗角rad 88 r5, r5,1. t511815 1 受夹介电常数(受夹屯容率)* 89 ,S 部分受夹介电常数(部分受央电容二字)F m 90 7 t1l T1 T 矿,Fii , 1;1 1 13 自由介电常数(白fBI包容丰)91 tr . fr1 E r : 相对介电常数
9、(相对屯容丰)92 Er lS , frS :t 受夹相对介电常数受夹榈对电容来)93 t Ir l, f r7 1 自由相对介电常数们1rl1相对电容率94 0 贞/-2介电常数(tt唁电容,非)F m 95 。温度C 96 a 的松比97 (! /.) 电学JF路条件下的泊松比98 aE 电学短路条件下的泊松比99 9口相ifJrad 100 。角频率r a d / s 101 ), 串联i皆版时的角顿本3 名词术语及定义*括弧巾的名称与它前面的名称是同义词,下间。标准搜搜网附各类标准行业资料免费下载GB 3389.1-82 3. 1 极化polarization 在电场作用下,电介质中束
10、缚着的电荷发生位移或者极性分子按电场方向转动的现象,称为电介质的极化。3.2 自发极化spontaneous polarization 在没布外电场作用时,铁电晶体戎陶姿中存在着由于电偶极子的高序排列而产生的极化,称为自发极化。在垂直于极化轴的表面上,单位面积的自发极化电荷量称为日发极化强度。它是一个矢量,用Ps表示,其单位为库仑/米2。3.3 铁电性ferroelectricity 某些材料在一定温度范围内具有自发极化,而且其自发极化可以因外电场的作用而转向,材料的这种特性称为铁电性。具有这一特性的陶瓷称为铁电陶姿。3.4 铁电畴ferroelectric domain 铁电体内部分成右手个
11、小区域,自发极化方向一致的区域称为铁电畴,简称电畴。两个畴之间的界面称为畴壁。3.5 电滞回线ferroelectric hysteresis loop 在较强的交变电场作用下,铁电体的极化强度P随外电场呈非线性变化,而且在一定的温度范围内,p表现为电场E的双值函数,呈现出滞后现象,如图1所示。这个P-E(或D-E)回线就称为电滞回线。图中,Pr是铁电体在外电场为零时的剩余极化强度;Ps是铁电体的自发极化强度;Ec是铁电体的矫顽电场强度。jpE H 图1铁电体的电滞回线标准搜搜网wrfMT.bzsoso. corn各类标准行业资料免费下载GB 33 8 9 . 1 - 82 3.6 居里温度c
12、urie temperature 铁电陶瓷只在某一温度范围内才具有铁电性,它有一临界温度Tc。当温度高于Tc时,铁电陶瓷发生结构相转变,由铁电相转变为顺电相,自发极化消失。这个临界温度就称为铁电陶瓷的居里温度。3.7 压电效应piezoelectric effect 对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移,产生极化,从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在一定应力范围内,机械力与电荷呈线性可逆关系,这种现象称为压电放应或正压电效应。反之,如果将具有压电效应的介质置于外电场中,由于电场的作用会引起介质内部正负电荷中心位移,而这一位移又导致介质发生变形。在一定电场强度范围
13、内,电场强度与形变呈线性可逆关系,这种效应称为逆压电效应。3.8 极化处理poling 在某一温度下,对铁电陶瓷样品外加一直流电场,使原来随意取向的铁电畴沿电场方向取向的过程称为极化处理,有时称为极化。3.9 压电陶瓷piezoelectric ceramiC5 铁电陶瓷在极化处理后就具高压电性,也就称为压电陶瓷。3.10 自由介电常数(自由电窑率)free dielectric con5tant (free permittivity) 电介质在应力为零(或常数)时的介电常数称为自由介电常数,用ei (i , j = 1 , 2 , 3 )表示,其单位为法拉/米。上角标T表示应力为零(或常数)
14、,下角标i表示电位移分量的方向,j表示电场分量的方向。压电陶瓷有两个独立的自由介电常数,即EIl不日EL。3.11 受夹介电常数(受夹电容率)clamped dielectric con5tant (clamped permittivity) 电介质在应变为零(或常数)时的介电常数称为受夹介电常数,用e0(i, j = 1 , 2 , 3 )表示,其单位为桂拉/米。上角标S表示应变为零(或常数),下角标i表示电位移分量的方向,j表示电场分量的方向。与自由介电常数一样,压电陶瓷只有两个独立眼夹介电常数,即4月4。3. 12 相对介电常数(相对电容率)relative dielectric con
15、5tant (relative permittivity) 相对介电常数是电介质的介电常数eij与真空介电常数eo之比值。它是一个无因次民阵却理量,用er表示。压电陶瓷的相对介电常数有:T _ _ T / er = e / eo Ef=ril/ EO 其中:eo=8.5X10-12F/m为真空介电常数。3.13 介电损耗dielectric 1055 T _ T / e_=e ; e n T 3 33 I V s _ _s / e(3 = eh / eo 电介质在电场作用下,由于电极化弛豫过程和漏导等原因在介质内所损耗的能量称为介电损耗。3.14 损耗角正切tangent of 1055 an
16、gle 标准搜搜网各类标准行业资科免费下载GB 3389. 1 - 82 理想电介质在正弦交变电场作用下流过的电流相位比电压相位超前900。但是在压电陶瓷试样中,因有能量损耗,故电流超前的相位角小于900其余角(0+ q; = 900)称为损耗角,见图2。图中的R为i式样的等效并联电阻;C为试样的等效并联电容(见图3);U为交变电压z为交变电压的角频率。R U ! R U 图2电压和电流的相位图图3交变电场中试样的并联等效电路损耗角正切tgo表示电介质的有功功率损失功率)P与无功功率之比,即P UIsino 一=TTT_ tg.( 1 ) Q Ulcoso 1: 它是一个无因次的物理量,通常用
17、来表示介电损耗的大小。3.15 电学品质因数electrical quality factor 功率因数cosq;(或sino)的倒数称为电学品质因数,用Qe表示。它是一个无因次的物理量。若用图3的并联等效电路表示交变电场中的压电陶瓷试样,则Qe=CR=_l.(2) LV,+, tgo 即电学品质因数马可近似地看作为试样中的无功功率与所消耗的电的高功功率之比。3.16 介质隔离率dielectric impermeability 介质隔离率是表示电介质的电场强度E随电位移D变化的参数,用品j表示。它的定义为2n E岛,同j=a才=孟子(i, j = 1 .2 .3 ). (3) 它是ejj矩阵
18、的逆矩阵,其单位是米/法拉。压电陶瓷有两个独立的介质隔离率,即11和33。与介电常数ej一样,介质隔离率ij与力学边界条件有关。电介质在应力为零(或常数时的介质隔离率为自由介质隔离率,用HZ-表示F电介质在应变为零(或常数时的介质隔离率为受夹介质隔离率,用fl表示。3. 17 压电常数piezoelectric constant 压电常数是反映压电材料中的力学量和电学量之间搞合关系的参数。有四种压电常数,它们是d;gj j、ej和hij (i = 1 , 2. 3; j = 1. 2. 6 )。压电常数dij、gi仆的j和hij的第一个下标表示电场标准搜搜网阴阳.bzsos口.corn各类标准
19、行业资料免费下载GB 3389. 1 - 82 强度E或电位移D的方向,第二个下标表示应力T或应变S的方向。3.17.1 压电应变常数piezoelectric strain constant 压电应变常数djj的定义为z2门iSi djj = (万于)E,f(万z去)T,马(i, m = 1 , 2, 3, m兰lti,n,j=1,2,6,n年j).(4 ) 即压电应变常数dij是在电场强度E和应力分量Tn(n年j)都为零(或常数时,应力分量Tj的变化所引起的电位移分量Di变化与Tj的变化之比s或者是在应力T的电场强度分量Em(mi)为零或常数)时,电场强度分量Ej的变化所引起的应变分量Sj
20、变化与Ej的变化之比。压电陶瓷的压电应变常数djj只有三个独立分量,Pd33、d31和d15。另外,还有d32= d31 , d24 = d15。官们的单位是库仑/牛顿或米/伏。3.17.2 压电电压常数piezoelectric voltage constant 压电电压常数gij的定义为:Ei Si Jij=(- Tj )D, T_ =(万万-;-)T , Dm (i , m = 1; 2, 3, m年i,j , n= l, 2,6, n年j). ( 5 ) 即压电电压常数1万j是在电位移D和应力分量Tn(n年j)为零(戎常数时,应力分量Tj的变化所引起的电场强度分量E;变化与Tj的变化之
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