技術原理與優勢

激光測振儀（Laser Doppler Vibrometer, LDV）是一種基于光學測試技術和數字信號處理技術的非接觸式振動測量儀器。它在功能材料測試中扮演著至關重要的角色，因為它能夠準確、無損地測量材料表面的微小振動（位移、速度、加速度），克服了傳統接觸式傳感器（如加速度計）的諸多局限。其優勢包括：

1. 非接觸式測量：避免傳感器附加質量對微小、輕質或高溫結構的影響。
2. 精度與寬頻帶：位移分辨率達皮米級（pm），頻率范圍覆蓋直流至1MHz，適用于高頻振動分析。
3. 適應復雜表面：采用短波紅外激光（1550nm），輸出功率是傳統氦氖激光的10倍以上，適用于粗糙或低反射率表面。
4. 遠程與自動化：支持遠距離測量（工作距離可達10m），可集成至自動化生產線，提升測試效率。

激光測振儀

功能材料測試中的典型應用

1.壓電材料與器件：
應用：測量壓電陶瓷、壓電薄膜、壓電復合材料、壓電換能器、MEMS壓電執行器等在施加交流電場下的振動響應。
關鍵測試：
機電耦合系數：通過測量諧振和反諧振頻率附近的振動幅度，結合電學測量計算耦合系數。
頻率響應：繪制材料/器件在寬頻帶內的振動速度/位移與頻率的關系曲線，確定諧振頻率、模態形狀、品質因數。
位移/振幅測量：直接測量壓電材料在特定驅動電壓和頻率下的輸出位移或速度，評估其作動性能。
非線性特性：研究在高驅動場強下壓電材料的非線性振動行為（如跳躍、諧波失真）。
優勢：非接觸避免負載效應（傳統加速度計的質量會顯著影響微小壓電元件的振動特性），高空間分辨率可測量微米級區域，高精度測量亞納米級位移。
2. 鐵電材料：
應用：測量鐵電薄膜、塊體材料在強交變電場下的電致伸縮效應和逆壓電效應引起的振動。
關鍵測試：
電致伸縮系數：測量由電場平方引起的應變（振動）。
場致相變動力學：研究在快速變化的電場下，鐵電疇翻轉或相變過程中伴隨的瞬態振動響應。
疲勞特性：監測鐵電器件在長期交變電場循環加載下振動性能的衰減。
優勢：對微小應變的靈敏探測，適用于薄膜等難以接觸測量的樣品，可進行高速動態測量。
3. 柔性電子與可穿戴材料：
應用：測量柔性基板（如PI, PET）、可拉伸導體、柔性傳感器/執行器在彎曲、拉伸或電激勵下的微小振動。
關鍵測試：
薄膜/微結構的機械性能： 通過激勵（如壓電激勵、聲激勵、熱激勵）和測量振動響應反推楊氏模量、殘余應力等。
柔性器件動態響應：評估柔性揚聲器、振動反饋裝置的性能。
疲勞與可靠性：監測柔性材料在反復變形循環中振動特性的變化。
優勢：高的靈敏度和分辨率可測量超薄、超柔性材料的納米級振動，非接觸避免損壞脆弱樣品。

激光測振儀+塊體材料測試筒

在功能材料測試中的作用

功能材料往往具有尺寸小、質量輕、激勵方式特殊（電、磁、熱）、響應微弱、易受干擾等特點。激光測振儀的非接觸性、高精度、高空間分辨率、寬頻帶和適應特殊環境的能力，使其成為研究這些材料動態力學性能、機電/磁機/熱機耦合行為、微觀結構變化（相變、疇運動）以及評估器件性能（作動器、傳感器、換能器）工具。它提供了傳統接觸式傳感器無法獲取的關鍵動態信息。
功能材料研究中，激光測振儀解決了傳統接觸式傳感器無法克服的測量難題，為理解材料動態行為和評估器件性能提供了技術。

壓電材料應變測試儀