在智能材料與微納技術蓬勃發展的今天,壓電材料因其“力-電耦合”特性,成為傳感器、執行器、能量收集器等領域的元件。而要深入挖掘其性能潛力,離不開對電場應變特性的表征。
激光測振儀
壓電材料:力與電的“雙向信使”
壓電材料是一類能夠實現機械能與電能相互轉換的功能材料,其特性在于正壓電效應(外力作用下產生電壓)與逆壓電效應(電場作用下發生形變)。這種雙向能量轉換機制使其在超聲成像、定位及振動控制等領域具有應用,其中電場應變特性(材料在電場作用下的形變程度)作為衡量機電轉換效率、響應速度及穩定性的關鍵指標,直接決定了壓電材料作為執行器的性能表現。傳統測試方法因精度、動態響應及溫度適應性等局限難以滿足需求,而壓電材料電場應變特性測試儀通過力學-電學耦合測量技術,有效突破了這些瓶頸,為材料性能評估提供了科學量化手段,典型應用如PZT壓電陶瓷與石英晶體的性能表征即依賴于該技術。
壓電材料電場應變特性測試儀
工作原理:力學-電學耦合的測量
壓電材料電場應變特性測試儀基于“電場-應變”的響應關系,通過以下原理實現測量:
電場加載與應變檢測:儀器通過高壓電源對樣品施加可控電場(直流或交流),同時利用高精度應變傳感器(激光測振儀)實時監測材料在電場作用下的形變。應變信號與電場信號通過同步采集系統記錄,建立電場強度(E)與應變(ε)的對應關系。
動態與靜態測試模式:
準靜態測試:在低頻條件下逐步加載電場,測量材料達到穩態時的應變,適用于評估材料的靜態壓電常數(如d33、d31等)。
動態測試:通過交變電場激勵,分析材料在不同頻率下的應變響應,獲取動態參數(如機電耦合系數、頻率依賴性),滿足高頻應用場景的需求。
溫度控制模塊:高低溫冷熱臺可以添加到薄膜壓電測試套件中,可以在單個樣品在 -196℃至 600℃的溫度中進行測量。
壓電材料電場應變特性測試儀
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