[发明专利]一种切向压电常数d15的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电材料的测量领域，尤其涉及一种剪切型压电材料的测量装置及方法。

背景技术

传感器已成为获得自然和生产信息的一种极为重要的工具，尤其对于现代工业来说，如缺少传感器，现代工业就将失去基础。压电材料作为传感器中的一个关键部件，其性能参数对传感器的各项指标有着决定性的影响。因此，必须准确地对压电材料的性能参数进行测量，才能制造出一流的传感器。

压电材料按结构可大致分为压缩型和剪切型两种。采用剪切型压电材料制作的传感器具有体积小、灵敏度大、安装谐振频率高、频率响应范围宽、横向振动比小、基座应变灵敏度小等优点，得到了广泛的应用，并有替代压缩型传感器的趋势。因此，剪切型压电材料作为其中的关键部件，得到大力发展。

压电常数是压电材料的一项重要指标，直接影响到传感器的灵敏度参数。剪切型压电材料的压电常数为切向压电常数，表示符号为d₁₅。

目前较常用的测量切向压电常数d₁₅主要采用准静态方法：在准静态d₃₃测量仪上安装45°斜面夹具，测量时，分解压电材料受到的激振力为正压力和剪切力，通过计算剪切力以及压电材料和准静态d₃₃测量仪的输出，得到压电常数d₁₅。此方法存在结构复杂，操作繁琐，误差大，抗干扰性差等缺点，且准静态d₃₃测量仪中的参考压电体的压电常数会因时间而改变，造成准静态d₃₃测量仪输出偏差，更增大了测量误差。

因此开发一种简单易行，可准确测量压电材料切向压电常数d₁₅的检测技术成为业界长期以来渴望解决的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的发明目的在于提供一种切向压电常数d₁₅的测量装置，简便易行，能够实现压电材料切向压电常数d₁₅的测量，克服现有技术的不足，提高压电材料测试效率。

为实现上述发明目的，本发明提供以下的技术方案：一种切向压电常数d₁₅的测量装置，包括：

-底座，其具有第一定位面；

-质量块，其具有第二定位面，所述第一定位面与所述第二定位面相对设置并形成与被测压电材料形状匹配的间隙空间；

-定位元件，其施力于所述质量块上，以使所述第二定位面压紧所述被测压电材料于所述第一定位面上；

其中，所述底座与所述质量块为导体，所述定位元件为绝缘体，所述第一定位面和所述第二定位面为竖直平面或二者的切面位于竖直平面内，所述底座与所述质量块之间绝缘设置，所述质量块还连接有信号输出线。

进一步的，所述底座具有相背设置的两个所述第一定位面，所述测量装置包括两个所述质量块，两个所述第一定位面分别与两个所述质量块的两个第二定位面相对设置并形成两个所述间隙空间，所述定位元件采用弹簧夹，所述弹簧夹的两只夹臂分别施力在两个所述质量块上。

进一步的，所述底座还具有第三定位面，所述第三定位面为水平平面，其上搁置有水平的垫板，所述垫板可抽离的设置，用于支撑所述被测压电材料和所述质量块底面。

进一步的，所述测量装置还包括上罩，所述上罩罩设所述被测压电材料、所述质量块以及所述定位元件并且下端口固定安装在所述底座上。

进一步的，所述底座大体呈倒置T形，T形的竖直部分设置第一定位面，T形的水平部分设置第三定位面，设在T形的竖直部分，T形的水平部分还固定连接一上罩的下端口。

进一步的，T形的水平部分上还设有贯通其第三定位面和其端面的线孔，所述信号输出线穿设过所述线孔。

进一步的，所述第一定位面和所述第二定位面均为平面或均为弧形面。

进一步的，所述底座的底面还设有用于与参考传感器固定连接的安装孔。

本发明还提供另一个技术方案，采用如上所述的测量装置的切向压电常数d₁₅的测量方法，包括如下步骤：

(1)将所述测量装置背靠背固定在一参考传感器上，所述参考传感器安装在一激振设备上，所述测量装置的信号输出线和所述参考传感器的信号输出线分别连接至一检测设备上；

(2)开启所述激振设备，使所述测量装置和所述参考传感器因振动而产生信号并传送至所述检测设备；

(3)采集并记录所述测量装置的输出信号Q_p和所述参考传感器的输出信号Q_s，