激光干涉法測(cè)量壓電材料縱向應(yīng)變常數(shù)的研究.pdf

1、壓電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化，具有壓電效應(yīng)的功能性材料，被廣泛應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)、通訊技術(shù)、生物醫(yī)療、軍事科技等領(lǐng)域。壓電材料質(zhì)量的好壞直接決定了系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的性能，評(píng)價(jià)壓電材料質(zhì)量的特征參數(shù)包括縱向應(yīng)變常數(shù)、介電常數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)等，其中縱向應(yīng)變常數(shù)d33是關(guān)鍵性指標(biāo)之一，它不僅描述了壓電材料換能效率的高低，還反映出彈性性質(zhì)與介電性質(zhì)之間的耦合關(guān)系。因此，準(zhǔn)確測(cè)量壓電材料的縱向應(yīng)變常數(shù)d33尤為重要。
　

2、　壓電材料縱向應(yīng)變常數(shù)d33的測(cè)量方法分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。接觸式測(cè)量不僅會(huì)破壞材料表面，還會(huì)降低測(cè)量精度。激光干涉法作為非接觸式測(cè)量的一種，以其非接觸、可溯源性、高精度等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于微小動(dòng)態(tài)位移的測(cè)量。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有接觸式測(cè)量?jī)x器精度較低的現(xiàn)狀，擬通過(guò)研究激光干涉法測(cè)量壓電材料縱向應(yīng)變常數(shù)的影響因素和不確定度評(píng)估，探討建立壓電材料縱向應(yīng)變常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的可行性。在建立激光干涉法測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究了壓電材料縱向

3、應(yīng)變常數(shù)d33的影響因素、測(cè)量不確定度、方法間的一致性等問(wèn)題。主要工作包括:
　　1、通過(guò)激光干涉光路的搭建、正交信號(hào)的獲取、多普勒信號(hào)的解調(diào)，建立了壓電材料縱向應(yīng)變常數(shù)d33的激光外差干涉法測(cè)量系統(tǒng)。詳細(xì)分析了縱向應(yīng)變常數(shù)的影響因素，包括激勵(lì)場(chǎng)強(qiáng)、頻率、電極、溫度等，并對(duì)激光干涉法測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了不確定度的評(píng)估。
　　2、對(duì)比激光干涉法和準(zhǔn)靜態(tài)法的測(cè)量結(jié)果，從縱向應(yīng)變常數(shù)d33的定義出發(fā)，分析和探討了正、逆壓電效應(yīng)下縱向應(yīng)變

4、常數(shù)d33之間的一致性以及差異原因。
　　3、研究結(jié)果表明，在遠(yuǎn)離諧振頻率點(diǎn)以下，縱向應(yīng)變常數(shù)d33隨著激勵(lì)頻率的增加基本保持不變;在激勵(lì)場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)小于極化場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，硬質(zhì)壓電陶瓷縱向應(yīng)變常數(shù)d33不隨激勵(lì)場(chǎng)強(qiáng)而改變，而軟質(zhì)壓電陶瓷縱向應(yīng)變常數(shù)d33與激勵(lì)場(chǎng)強(qiáng)存在線(xiàn)性關(guān)系;材料均勻性和極化程度的不同，以及測(cè)量時(shí)約束條件的制約，壓電材料表面各處縱向應(yīng)變常數(shù)d33數(shù)值往往并不相等，通常呈現(xiàn)中心處數(shù)值最小，邊緣處數(shù)值最大;對(duì)激光外差干涉測(cè)量法不