薄膜+塊體+粉末+夾具精密壓電系數D33測試儀

ZJ-6型壓電測試儀（準靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）

目前我們國家對材料測試越來越重視，很多單位及科研院校對產品甄別出現很大問題，但是真正測試材料需要選擇一款精準可靠的測試產品，這樣對自己的測試成果及研究會帶來很大的作用,對我們的生產帶來極大的指導性作用。

關鍵詞:壓電,陶瓷材料,高分子         

一、產品介紹：

    ZJ-6型壓電測試儀（準靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）是為測量壓電材料的d₃₃常數而設計的專用儀器，它可用來測量具有大壓電常數的壓電陶瓷，小壓電常數的壓電單晶及壓電高分子材料。此外，也可測量任意取向壓電單晶以及某些壓電器件的等效壓電d₃₃/d₁₅常數，儀器測量范圍寬，分辨率細，可靠性高，操作簡單，對試樣大小及形狀無特殊要求，圓片、圓環(huán)、圓管、方塊、長條、柱形及半球殼等均可測量，測量結果和極性在三位半數字面板表上直接顯示。

ZJ-6型壓電測試儀（準靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）的d₃₃測量上限被擴大到8000pC/N，不僅可用來測量普通的壓電陶瓷材料，還可用來測量具有大壓電常數的新型壓電單晶的d₃₃常數，如PZN-PT91/9壓電單晶(d₃₃可達3000pC/N左右或更高)

ZJ-6型壓電測試儀（準靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）帶有測量d₃₁壓電常數的配件，利用它可以測量徑向極化園管和長方棒形壓電元件的橫向壓電常數d₃₁。

    ZJ-6型壓電測試儀（準靜態(tài)d33/d31(+d15)測量儀）如配合切向加力適配器（選配件）還可以測量壓電元件的切向壓電常數d₁₅ (d₁₅測量的量程、準確度和分辯率同d₃₃)。

本儀器是從事壓電材料及壓電元件生產、應用與研究部門的儀器。

二、主要應用領域：無損檢測超聲檢測，醫(yī)療超聲檢測，航空航天，石油天然器，汽車物聯網，，工業(yè)，消費者程序等。

二、產品主要功能：

測量壓電材料的d₃₁常數

測量具有大壓電常數的壓電陶瓷

測量小壓電常數的壓電單晶及壓電高分子材料   

測量任意取向壓電單晶以及某些壓電器件的等效壓電d’₃₃常數

測量壓電元件的切向壓電常數d₁₅

三、主要技術指標:

d33/d15：量程:×1 檔:20 至 8000pC/N；×0.1檔:2至200pC/N

×1檔:±2%±1至3 (pC/N)，當d33 在200至8000pC/N

×0.1 檔: =±2%±1至3 (0.1pC/N)，當d33 在20至200pC/N

±5%±1至3 (0.1pC/N)，當 d₃₃ 在2至20pC/N

計量標定標準樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時間：2-3年（評判壓電測試儀準確性能的重要依據之一）

提供壓電薄膜標準片：20*20MM

電壓保護：放電保護功能  

D31塊體夾具，D15塊體夾具，D15圓管夾具，D31塊體夾具，薄膜拉伸夾具（新增功能）,共面電極功能（新增）

±5%±1個數字，當d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個數字，(當d33在10到200pC/N)
±5%±1個數字，當d33在10到20pC/N。
分辨率： ×1擋：1 pC/N；    ×0.1擋：0.1 pC/N。

頻率：110HZ

交變力：0.25N
尺寸：施力裝置：Φ110×140mm；儀器本體：240×200×80mm。
重量：施力裝置：約4公斤；   
儀器本體：2公斤。
電源：220伏，50赫，20瓦。

壓電陶瓷因其可實現機械能與電能之間的雙向轉換，被廣泛應用于能量采集器、換能器、機器人等領域。隨著3D打印等增材制造技術的發(fā)展，傳統(tǒng)加工難以實現的復雜幾何結構逐步成為可能。本文綜述了壓電陶瓷器件中幾何形狀對能量轉換性能的影響，涵蓋多層結構、彎曲器、螺旋體、殼體、拓撲優(yōu)化結構及超材料等多種典型設計。為新型壓電器件的設計與制造提供參考。

壓電陶瓷簡介

壓電效應是機械能和電能的耦合，壓電材料在眾多關鍵技術中發(fā)揮著重要作用。其正向壓電效應廣泛應用于各類傳感器、超聲設備和能量采集器中；而逆向壓電效應則常用于高精度驅動器及高功率超聲系統(tǒng)。目前，壓電陶瓷市場估值約為20億美元，主要由含鉛陶瓷（如PZT）主導。與單晶材料相比，陶瓷具有更高的可加工性，能夠較容易地制備成多種復雜形狀，因此成為壓電材料研究與應用的核心方向。

壓電設備架構圖

壓電陶瓷形狀的設計

雖然壓電陶瓷長期以來一直以傳統(tǒng)設計的形式使用，例如圓盤、平板、環(huán)和管，但制造方法的進步使得具有復雜形狀以及電極和極化網絡的非傳統(tǒng)壓電陶瓷成為可能。

壓電元件的形狀會影響其振動模式，進而影響機電耦合因子的解析表達式，如下圖。長寬比與標準要求不同的壓電元件將產生多種振動模式的重疊響應。這使得在表征材料參數時阻抗譜的解釋變得復雜，并且需要進行額外的數據分析，尤其是當這些元件用作設備中的傳感器時。

幾種諧振模式的機電耦合系數，其中 t 為厚度，d 為直徑，L 為其他尺寸，P 為極化方向

壓電元件的幾何形狀會顯著影響其耦合系數類型與大小。例如，相比板狀或柱狀結構，薄圓盤在相同方向上的耦合系數較低。形狀由圓盤向柱或棒的轉變能夠增強縱向響應。長寬比的變化也會對測得的電荷系數（如 d??）產生影響。實驗中測得的“有效"d??值可能與材料固有的d??不同。例如，Barzegar 等發(fā)現 PZT 薄圓盤的 d??值普遍降低約 30%。Stewart 等進一步發(fā)現，薄圓盤中的厚度效應使得軟 PZT 的 d??值降低，而硬 PZT 的值則升高。

此外，形狀相關的另一個關鍵因素是曲率。彎曲結構中，由 d?? 分量引起的位移在邊緣處更顯著，并且壓電正應力所產生的彎矩在曲面結構中明顯大于直線結構，從而進一步增強了壓電響應。