Устройство для измерения продольного пьезомодуля Советский патент 1984 года по МПК G01R29/22 

1 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в производстве пьезокерамики и исследовании ее параметров. Известно устройство для измерения параметров пьезокерамики, содержащее источник механической силы и измеритель заряда, а также прокла ки между источником механической силы и исследуемым объектом СО Недостатком известного устройств является невысокая точность измерения продольного пьезомодуля из-за возникновения систематической погре ности, которая может быть вызвана зажатием пьезоэлемента (кажущемуся снижению пьезомодуля), высотой мене 4 мм. Цель изобретения - повышение точ ности измерения пьезомодуля тонких пьезоэлементов. Цель достигается тем, что в устройстве для измерения продольного пьезомодуля, содержащем источник ме ханической силы и измеритель заряда а также прокладки между источником механической силы и исследуемым объектом, прокладки выполнены из неполяризованной керамики того же состава, что и исследуемый объект, в месте контакта с последним прокла ки имеют электроды, электрически связанные с измерителем заряда. На чертеже представлено устройство для измерения продольного пьезомодуля. Устройство состоит из источника 1 механической силы, исследуемого объекта 2, держателей 3, прокладок 4 и измерителя заряда 5. Прокладка расположена между источником 1 мех нической силы и исследуемым объектом 2. Измерение пьезомодуля происходи следующим образом. При включении источника 1 механи ческой силы на его выходе возникает переменный механический сигнал F, стабилизированный по амплитуде. Это сигнал поступает на исследуемый объект 2, к.оторый зажат статическим усилием Р с помощью держателей -3 между прокладками 4, вьшолненными из того же материала, что и исследу мый пьезоэлемент. Поскольку устройство работает на низкой частоте (значительно ниже ча тоты механического резонанса пакета 12 прокладки - испытуемый пьезоэлемент), то в механической системе прокладки - пьезоэлемент отсутствует волновое распределение механических напряжений. Следовательно,, на исследуемый элемент также воздействует сила F, которая вызывает на его электродах электрический заряд. Прокладки 4 выполнены из неполяризованной пьезокерамики, поэтому электрических напряжений (зарядов) в них не возникает . Кроме того, каждая прокладка по всей поверхности имеет непрерывный электрод, что приводит, даже при наличии остаточной поляризации в материале прокладок, к снятию возможных электрических напряжений. Наличие у прокладок электродов (в том числе и в месте механического контакта с испытуемым пьезоэлементом) позволяет сравнительно просто измерять заряд, возникающий на выходе пьезоэлемента. Это измерение осуществляется путем электрического соединения электродов прокладок, которые в силу механического контакта электрически соединены с электродами пьезоэлемента, с электрическим входом измерителя заряда 5. Искомое значение пьезомодуля d вычисляется по формуле d . F где О - заряд на выходе пьезоэлемента, вызванный воздействием на него силы F. В предлагаемом устройстве контакт двух материалов с разными коэффициентами Пуассона имеет место в плоскостях соприкосновения держателей 3 и прокладок 4. Очевидно, -что в этих плоскостях даже при наличии только продольной силы F возникнут поперечные механические напряжения как в теле держателей, так и в теле прокладок. Однако, как показали экспериментальные исследования, поперечные напряжения постепенно уменьшаются при удалении от плоскости контакта и практически исчезают на расстоянии, равном поперечному раз- . меру проклад,ки. Поэтому прокладки имеют равные геометрические размеры в продольном и поперечном направлениях. Таким образом, в устройстве устранен принципиальньш источник погреш31103161 4

ности измерения продольного пьезо-Устройство позволяет осуществить модуля тонких пьезоэлементов, так| измерение продольного пьезомодуля как в полностью исключена воз-пьезоэлементов толщиной порядка можность возникновения поперечных50 мкм с погрешностью однократного механических напряжений в испытуе-j измерения не превьппающей 4% при домом пьезоэлементе. верительной вероятности, равной 0,95.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ПЬЕЗОМОДУЛЯ, содержащее источник механической силы и измеритель заряда, а также прокладки между источником механической силы и исследуемым объектом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения пьезомодуля тонких пьезоэлементов, прокладки выполнены из неполяризованной керамики того же,состава, что и исследуемый объект, а в месте контакта с последним прокладки имеют электроды, электрически связанные с измерителем заряда. ь