[发明专利]一种压电材料的压电系数测量方法

说明书

发明的探头通过较快的下压速度a1第一次下压压电薄膜材料，以较快的速度确定待检测压电薄膜材料的位置。当驱动装置驱动探头向上移动时，只需要上移较小的距离以使探头与压电薄膜材料分离即可。当驱动装置驱动探头第二次向下移动，就可以用较短的时间，准确地对压电薄膜材料施加所需的压力，从而提高检测的效率和精度。

技术领域

本发明涉及压电系数测量领域，尤其涉及一种压电材料的压电系数测量方法。

背景技术

压电材料的压电系数测量方法有：直接加力测量法(Berlincourt method)，激光干涉法(laser interferometer)，激光多普勒测振仪(laser scanning vibrometers)和压电力显微镜(Piezoelectric force microscopes)。其中，激光干涉法，激光多普勒测振仪和压电力显微镜法都是通过逆压电效应，即通过加电压信号使材料产生形变效果，测量压电系数，其测量精度高，但是设备昂贵，且对测量环境的要求高。直接加力测量法是利用正压电效应，即通过加力使材料产生电荷的方式，测量压电系数，这种方法虽然在测量精度方面比不上其他3种测量方法，但是测量装置的价格便宜，使用操作简单。

目前常用的测量方法采用的测试装置如图3所示，包括电磁驱动1、电极2、参考样片3、绝缘住4、探头5，具体的，将被测样品6固定在两个电极5之间，通过电磁驱动1的交变信号产生振动，使被测样品6所受力的大小发生有规律的变化，并比较由被测样品6在电容C1产生的电信号大小与已知压电系数的参考样片3在电容C2产生的电信号大小的关系得出样品1的压电系数，一般设定C1＝C2。但是这种测量装置一般只能测量厚度在100μm以上的压电陶瓷材料，而不能测量厚度在10μm以下的压电薄膜材料。

另外，为使振动信号有效的传递到被测样品6，施加在被测样品6两端的初始力大小一般在几十克以上。这种情况下测得的压电系数实际上仅为被测样品6在该力附近的压电系数，不能准确反应压电材料的真实特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种压电材料的压电系数测量方法，采用压电系数测量装置来测量压电薄膜材料，操作简单，测量范围广，测量时间短。

本发明还要解决的技术问题在于，本发明压电材料的压电系数测量方法可测量不同厚度的压电薄膜材料，测量范围广，测量时间短。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压电材料的压电系数测量方法，采用压电系数测量装置来测量压电薄膜材料；

所述压电系数测量装置包括加力装置、探针、信号处理装置，所述探针与压电薄膜材料的电极连接，所述探针通过导线与信号处理装置连接；

所述加力装置包括探头、力传感器和驱动装置，所述力传感器与驱动装置通过导线与信号处理装置连接；

探头位于初始位置，所述驱动装置驱动探头第一次向下移动，以使探头第一次下压压电薄膜材料，所述探头的下压速度为a1；

当力传感器输出给信号处理装置的信号达到预设值时，所述驱动装置驱动探头向上移动，以使探头与压电薄膜材料分离；

当探头移动到预设距离时，所述驱动装置驱动探头第二次向下移动，以使探头第二次下压压电薄膜材料，所述探头的下压速度为a2，所述探头对压电薄膜材料的初始压力为F0，所述信号处理装置获得压电薄膜材料的电信号为A0。

作为上述方案的改进，a2＜a1。

作为上述方案的改进，所述探头第一次下压压电薄膜材料和所述探头第二次下压压电薄膜材料之间，所述探头进行n次下压压电薄膜材料的动作，n≥0：

其中，所述探头在第n次下压压电薄膜材料时，其下压速度为an，所述探头对压电薄膜材料产生的压力为Fn。