GB T 16304-2008 压电陶瓷材料性能测试方法.电场应变特性的测试.pdf

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1、ICS 31-030 L 90 中华人民本目国国家标准G/T 16304-2008 代替GB/T16304 1996 电陶瓷材料性能制试方法r:I:I!V:l:U:场应直在特性的测试Test metho岳sof the properties for piezoelectric ceramics由Test for relation betwe臼1eledric fieId and strain 2008-08-04发布中华人民共和国国家质量监督检验检窥总局中国国家标准化管理委员会2009-02-01实施发布前吉本标准代替GB/T16304-1996(压电陶瓷电场应变特性蹦试方法。本标准与GB/T

2、16304-1996相比，主要有下列变化:一一补充了相关术语和定义;一一增加了激光多普黯测报法和l!l试原理阁;一一-细化了测试步骤;一一修改了附录A和附录B，将其内容列入了标准正文。本标准由中回船舶童工集团公司提出。本标准出全居海洋船标准化技术委员会船用材料应用工艺分技术委员会归口。本标准起草单位z中国船舶童工集图公司第七一五研究所。本标准主要起草人z余锁龙、盏学周、魏薇、汪跃群。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:一一-GB/T16304-1996 0 GB/T 16304 2008 I 。GB/T 16304-2008 1 黠国压电陶瓷材料性能测试方法电场应变特性的测试本标准规定了压电

3、晦瓷材料在外电场作用下静态和动态应变特性的测试条件、方法原理、测试步骤和测试结果的表述等。本标准适用于压电陶器材料电场应变特性的测试。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准.然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注目期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 3389.1 铁电压电陶瓷词汇3 术语和定义GB/T 3389.1确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3. 1 、静态应变量quantnm of static strain 压血陶器材

4、到1在直流电路激励丁E_，某立自芒生的形变与该方向的藤始尺寸的比值。e3.2 静态班变特性properties of static strain 静态应变蠢随直流激励电场强度的变化关系。3.3 动态应变最quantum of dynamic strain 压电陶瓷材料在交流电场激勋下，某方向产生的最大振幅(谐振掘率下)与该方向的原始尺寸的比值。3.4 动态mz变特性properties of dynamic strain 动态应变量随交流激励电场强度的变化关系。4 测试条件4. 1 大气条件4. 1. 1 正常大气条件翻tl试场所的正常大气条件要求如下za) 温度:15.C35 .C，甜试过程

5、中的温度变化应控制在土2.C班回内;b) 相对湿度:45%75%; c) 气压:86kPa106 kPao 1 GB月16304-20084. 1. 2 仲裁大气条件提tl试场所的仲裁大气条件要求如下za) 温度:25.C士2.C; b) 柜对湿度:45%55%; c) 气压:86kPa106 kPao 4.2 样品4.2. 1 静态应变特性被扭tl样品宜采用矩形或圆5mm;蹈柱形样品推荐尺寸为:15 4.2.2 动态应变特性被视j样品a) 按不同振动模式，的直径d与厚度b) 样品的4.2.3 样品应保持清5 仪器设备测试用仪器和a) 可调式b) 信号发班回oc) 数字示20 d) e) 激光

6、f) 贝塞尔函g) 电感测h) 电容lJi!IJ微仪6 静态应变特性测试6. 1 一般原则静态应变特性测试有激光方法。6.2 激光干涉法6.2. 1 方法原理品。矩形样品推荐尺寸为:70mmX20 mmX 10、(l/t)2注10;薄圆片样品01%;输出电压宽度oMHz 利用光干涉原理，使样品在外加直流电场作用下产生影变(位移)，通过对物光进行撰制，使干涉条纹变化，从南得到被测物体形变蠢。担tl试原理图见图102 GB月16304-:-2008币二二逊激光子涉仪He-Ne激光器2平丽舍一反射镜缸Omm、厚度约b) 调整c) 开启d) 依照条移动，注2在电压回到每6.2.3 应变量的计根据条纹数

7、的改变，压，观察干涉条纹的.( 1 ) ( 2 ) 式中zb.l一一定电压作用下，样品产生的形变蠢的数值，单位为毫米(mm);n一一定电压下读得的移动条纹数的数值，n为正整数zA激光波长的数值，单位为毫米(mm);S一定电压作用下，样品产生形变量D.l时对应的应变量zt一一样品被视i方向上的长度的数值，单位为毫米(mm)。6.3 电感法6.3. 1 方法原理利用电感测微仪接触被测样品，被视i样品产生形变时将改变测微仪电感探头中的电感蠢，从而达到GB月16304-2008测量形变的目的。测试原理国见图20支架电感电容测微仪囚可调式宣流电源十留2电路电器)法测试原理圈6.3.2 测试步骤电感法按下

8、列步骤进行测量:a) 按图2所示，安装并连接好仪器设备;b) 调节电感探头位置使之与被测样品表面接触，电感测微仪调零;c) 按照升高、下降，反向升高、下降的顺序，缓慢连续调节可调式直流电源的电压，记录路加电压和相应的形变寰。6.3.3 应变莹的计算飞根据说!量的形变量，按公式(2)计算相应的应变景。6.4 电容法6.4.1 方法原理利用电容测微仪，使被割样品与该测微仪的探头构成电容的两个极板，当被测样品产生形变时，将改变两极极间的距离，从南达到测量形变的目的。测试原程图见图2。6.4.2 测试步骤电容法按下列步骤进行测量za) 按图2厨示，安装并连接好仪器设备;b) 调节电容测微仪探头与被测样

9、品表面之间的距离，使其在电容测微仪的有效祖tl量范围内，因定好探头，将电容测微仪调零;c) 按照升高、下降，反向升高、下降的顺序，缓慢连续调节可调式直流电源的电压，记录施加电压和相应的形变量。6.4.3 应变景的计算根据测蠢的形变章，按公式(2)计算梧应的应变量。6.5 测试结果的表述根据记录的数据，作出被那样品的静态应变量S与外加直流电场强度Eoc之间的关系曲线;结果也可列表表示。7 动态应变特性测试7. 1 一般原则动态应变特性W!iJ试有激光多普勒W!iJ报法和贝塞尔爵数高频激光干涉法两种方法，其中激光多普勒4 棋tl报法为仲裁的测试方法。7.2 激光多普勒割据法7.2. 1 方法原理G

10、B/T 16304 2008 样品在夕阳R交流电场作用下产生形变(位移)，在干涉光路中，由于多普勒效应使合成先产生频偏，由频偏得到样品的振动速度，进而计算出样品的报锢。测试原理图见圈30币二多普勒测振仪-, He-Ne激光添。L_ 圈3激光多普勒割据法测试原理回7.2.2 测试步骤激光多普勒测振法按下列步骤进行现i量za) 将样品牢困地安装于专用测试夹具中，应夹持在样品节点处;的按图3所示，将夹具上的样品置于激光多普勒测振仪的翻量光路中，并连接好仪器设备50 调整先路和测试用仪器，使其处于稳定工作状态;d) 开启信号发生器，给样品施加激励电压信号:e) 根据样品振动速度的大小选择合适的激光多普

11、勒测报仪速度挡位5日在谐振频率酣近，改变频率，从数字示波器上就察谐振频事点;g) 固定在谐振频率上改变激励电压，记录谐振频率点上各激励电击和数字示波器上指示的桔同激励电压下的光电压。7.2.3 撮髓的计算根据测得的谐振颜率下的光电压，按公式(3)和公式(4)计算样品的振动速度和振幅。式中zv=UK An = _:! 一p -2fr u一一样品的振动速度的数值，单位为微米每秒(Ilm/s); U一定电压作用下测得的光电压的数值，单位为毫伏(mV);K一一激光多普勒测振仪的速度挡住值的数值，单位为毫米每秒伏(mm/sV); Ap一相应光电击下的样品振幅的数值，单位为纳米(nm); ( 3 ) .

12、( 4 ) 5 GB/T 16304-2008 !r一一一测得的谐振频率的数值，单位为千赫兹(kHz)。7.3 贝嚣尔函数高频激光干涉法7.3. 1 方法原理在迈克尔逊干涉光路中，合成光强可表示为贝塞尔踊数的组合，利用不同阶的只塞尔函数或者其比值来得到样品振幅。现tl试原理图见回40一-一-一-一-一一一一一一-一-一-一;只塞尔函数高频激光刊则报仪s i I He-Ne激光器, 0 平面全反射饺因4贝器尔函数高频激光干涉法测试原理图7.3.2 黯试步黯贝塞尔函数高频激光干涉法按下列步骤进行测量:a) 将样品牢固地安装于专用测试夹具中，应夹持在样品节点处。在样品被测端面上粘贴一块直径不大于如m

13、m、厚度约lmm的平面全反射镜;b) 按图4，吁示将夹具上的样品置于贝塞尔踊数高频激光干涉测振仪的醋量光路中，并连接好仪器设备50 调整光路和测试用仪器，使其处于稳定工作状态;d) 给样品随加激励电场信号，记录不同阶贝塞尔韶数对应的光电压数值J。、11，13等，在每次测盘时，应快速进行。7.3.3 振幅的计算估算样品在不同激励电压下产生的报幅值。当振幅值大于等于0.03m时，采用一阶与王阶的光电压比值法(J1/13);当振幡值小子0.03m时，采用一阶光电压最大值法，查员塞尔韶数表，得到被测样品的报帽。7.4 翻试结果的褒述根据记录的数据，作出被那样品在谐振状态下!r(基频)，振幅Ap与外加交

14、流电场强度EAC之间的关系曲线z结果也可列表表示。6 OONig的严阿飞阁。华人民共和自家标准压电陶瓷材料性能测试方法电场应变特性的测试GB/T 16304-2008 国中!iv、t-u 争夺中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045同址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦襄岛印刷厂印刷各地新华书店经错9号印张O.75 字数13千字2008年11月第一次印刷开本880X12301/16 2008年11月第一版势定价14.00元如有印接茬错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533书号:155066 1-34447 GB/T 16304-2008