[实用新型]一种压电材料电压-位移特性测量实验仪

说明书

本实用新型公开了一种压电材料电压‑位移特性测量实验仪，包括实验平台，以及固定在实验平台上的半导体激光器、分束镜、平面反射镜A、平面反射镜B、扩束镜、干涉条纹接收装置、电位移器件、电位移器件驱动电源；平面反射镜A、平面反射镜B中一个通过电位移器件固定在实验平台上；电位移器件采用压电材料制备，且与电位移器件驱动电源相连；半导体激光器发射激光，经分束镜分为两束：一束经平面反射镜A反射后再次经分束镜反射后，经扩束镜照射到干涉条纹接收装置上；另一束经平面反射镜B反射后再次经所述分束镜，然后经扩束镜照射到干涉条纹接收装置上。本实用新型结构简单，同时采用开放式的实验平台，让学生实验的教学效果最大化。

技术领域

本实用新型涉及一种基于迈克尔逊干涉原理的压电材料电压-位移特性测量实验仪。

背景技术

1880年，居里兄弟发现，当给电气石沿一定方向施加力而使之变形时，电气石的两个相对表面上就会出现正负相反的电荷，当外力去掉后，又会恢复到不带电的状态；当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，他们将这种效应称为压电效应，这就是人们现在所说的正压电效应。1881年，居里兄弟又通过实验验证了逆压电效应，即在电介质的极化方向上施加电场，电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失。不管是正压电效应还是逆压电效应，人们把具有压电效应的介质统称为压电材料，其本质就是能够将机械能和电能相互转换的功能型材料。

目前，从人们的日常生活到国家的国防军事，压电材料在众多领域都得到了广泛应用，比如用压电材料将外力转换成电能的特性，可以生产出不用火石的压电打火机、煤气灶打火开关、炮弹触发引信等；此外，压电材料还可以应用于扩音器、电唱头等电声器件；利用压电效应制作的压电微位移器具有精确控制的功能，是精密机械、微电子和生物工程等领域的重要器件。

尽管压电微位移器具有易调节、工作稳定、精度高等优点，但因为压电材料发生形变的本质是在外加电场的作用下使压电材料内部的极化状态发生变化的结果，如果这种极化状态的变化跟不上外加电压的变化，就会出现迟滞现象，使得压电材料的压电系数在电压变化的过程中有微小的变化，即基于压电材料的微位移器的形变量随电压的变化有一定的非线性，因此，在使用压电微位移器的过程中要首先明确电压与形变之间的关系，二者之间的关系称为压电材料的电压-位移特性，如果在一个电压变化周期内测试，所得到的结果也称为压电材料的迟滞特性或驱动特性。

目前，高等学校有关压电材料电压-位移曲线(电滞回线)的实验测量，都为高度集成的实验仪器，不仅结构复杂，成本过高，同时对实验原理的展示也不够直观，不利于培养学生的实验动手能力。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种简单、开放式的实验仪器，有助于提高学生的实验动手能力。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种压电材料电压-位移特性测量实验仪，包括实验平台，以及固定在实验平台上的半导体激光器、分束镜、平面反射镜A、平面反射镜B、扩束镜、干涉条纹接收装置、电位移器件、电位移器件驱动电源；所述平面反射镜A、平面反射镜B中一个通过所述电位移器件固定在所述实验平台上，另一个通过固定架固定在实验平台上；所述电位移器件采用压电材料制备，且与所述电位移器件驱动电源相连；所述半导体激光器发射激光，经分束镜分为两束：一束经平面反射镜A反射后再次经所述分束镜反射后，经扩束镜照射到干涉条纹接收装置上；另一束经平面反射镜B反射后再次经所述分束镜，然后经扩束镜照射到干涉条纹接收装置上。通过电位移器件的工作电压的变化控制平面反射镜的移动方向，从而控制干涉条纹的移动数，建立起两者之间的关系，得到压电材料在电场作用下的位移量与所加载电压之间的关系，最终得到电滞回线。

进一步的，进行人眼观察时，干涉条纹接收装置采用毛玻璃板。

进行仪器观察时，干涉条纹接收装置采用光电探测器；所述实验仪还包括双踪示波器；所述双踪示波器分别与所述光电探测器、电位移器件驱动电源相连。

进一步的，电位移器件采用压电陶瓷管。