一種動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于壓電材料的測試設備領域，涉及一種動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置。
【背景技術】
[0002]壓電材料(包含陶瓷和單晶)是實現機-電能量轉換和耦合的一類極其重要的功能材料，在航空航天、電子信息、能源、先進制造、醫療系統和武器裝備等領域有廣泛的應用。近年來，我國在航空航天、能源、醫療和空間技術等領域發展十分迅速，對其中關鍵功能部件提出了越來越苛刻的要求。在一些領域應用的壓電器件如聲波測井儀、超聲電機、高溫壓電振動傳感器等的一個共同特點就是工作環境溫度高，這就要求壓電材料在高溫下能穩定、可靠的工作。
[0003]壓電系數是表征壓電材料性能的一個重要參數。目前通用的壓電系數測試設備(或測量裝置)為美國的YE2730以及中國科學院聲學研宄所研發的ZJ系列準靜態壓電系數測量儀，但這些測量設備都只能測量壓電材料在室溫時的壓電系數。而在高溫時對壓電材料壓電系數進行表征，國內外尚無成熟的測試設備或裝置。
[0004]雖然德國的一個研宄小組報道了一種采用激光測振法表征不同溫度下壓電材料的壓電系數d33(J.Am.Ceram.Soc.2012, 95:711-715)，但是該方法目前主要用于該實驗室，尚未得到推廣普及應用。目前，文獻報道的通行表征手段是在高溫爐中將壓電材料樣品在不同溫度下進行退極化處理，待樣品冷卻至室溫后，測量其壓電系數(Adv.Mater.2005, 17:1261-1265)，該手段只能間接地通過壓電系數的變化來反應壓電性能的溫度穩定性，不能有效、實時的評價高溫時的壓電性能。
[0005]因此，如何實現在不同溫度下實時測量壓電材料的壓電系數，是高溫壓電材料及其相關器件研制過程中的關鍵難題。

【發明內容】

[0006]本發明旨在解決現有技術中尚無在不同溫度下實時對壓電材料壓電系數進行表征的測試設備或裝置的問題，提供了一種動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置。
[0007]本發明所提供的動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置，包括:裝載有作為待測壓電材料的壓電片的壓電加速度傳感器；將所述壓電加速度傳感器加熱到規定溫度的溫控加熱單元；輸出規定加速度以用于激勵所述壓電加速度傳感器輸出電荷信號的振動輸出單元；采集由所述壓電加速度傳感器輸出的電荷信號并基于所述電荷信號得到所述待測壓電材料在所述規定溫度下的壓電系數的數據采集處理單元。
[0008]根據本發明，通過溫控加熱單元將裝載有作為待測壓電材料的壓電片的壓電加速度傳感器加熱到規定溫度，并通過振動輸出單元輸出規定加速度以用于激勵壓電加速度傳感器輸出電荷信號，且通過數據采集處理單元采集由壓電加速度傳感器輸出的電荷信號并基于該電荷信號得到待測壓電材料在該規定溫度下的壓電系數。從而可以實現在不同溫度下實時測量壓電材料的壓電系數，克服了目前傳統壓電系數測試裝置只能測量壓電材料在室溫時的壓電系數，而無法獲得不同溫度時的壓電系數的這一關鍵難題。
[0009]又，在本發明中，也可以是，還包括連接在所述壓電加速度傳感器的輸出端與所述數據采集處理單元之間以放大所述壓電加速度傳感器輸出的所述電荷信號的電荷放大器。
[0010]根據本發明，通過連接在壓電加速度傳感器的輸出端與數據采集處理單元之間的電荷放大器將壓電加速度傳感器輸出的電荷信號放大后再輸入至數據采集處理單元，從而數據采集處理單元可基于該放大的電荷信號更有效且準確地得到待測壓電材料在規定溫度下的壓電系數。
[0011]又，在本發明中，也可以是，所述振動輸出單元包括用于載置所述壓電加速度傳感器并輸出所述規定加速度的振動臺和用于控制所述振動臺輸出的加速度的振動控制部。
[0012]根據本發明，通過振動控制部控制振動臺以輸出規定加速度，從而用于激勵壓電加速度傳感器輸出電荷信號。
[0013]又，在本發明中，也可以是，所述振動臺選自符合國家標準GB/T18328-2001的振動臺。
[0014]根據本發明，選用符合國家標準GB/T18328-2001的振動臺可確保輸出規定加速度的準確性和可靠性。
[0015]又，在本發明中，也可以是，所述溫控加熱單元包括用于對所述壓電加速度傳感器進行加熱的加熱爐、用于支持所述加熱爐的爐體支架、和用于控制所述加熱爐所產生的溫度的溫度控制器。
[0016]根據本發明，通過溫度控制器控制加熱爐所產生的溫度，以將壓電加速度傳感器加熱到所需的規定溫度，從而可以有利于實現在不同溫度下實時測量壓電材料的壓電系數。
[0017]又，在本發明中，也可以是，所述壓電加速度傳感器包括壓縮式壓電加速度傳感器。
[0018]根據本發明，采用壓縮式壓電加速度傳感器可直接測算出壓電系數d33。
[0019]本發明的有益效果:
采用本發明的動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置可動態測量不同溫度下的壓電材料的壓電系數，例如可測量從室溫到760°C溫度范圍內的壓電系數，克服了目前傳統壓電系數測試裝置只能測量壓電材料在室溫時的壓電系數，而無法獲得不同溫度時的壓電系數的這一關鍵難題，為壓電材料的實際高溫應用起到了重要的推進作用。
【附圖說明】
[0020]圖1示出了本發明的一實施形態的動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和下述實施方式進一步說明本發明，應理解，附圖及下述實施方式僅用于說明本發明，而非限制本發明。
[0022]為了解決目前在實時測量壓電材料高溫壓電系數方面沒有相應的測試設備或裝置這一難題，本發明提供了一種動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置，以滿足高溫壓電材料及相關器件研制過程中對高溫電壓系數和溫度穩定性的評價要求，為壓電材料在高溫領域的實際應用起到了推進作用。
[0023]本發明所提供的動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置，包括:裝載有作為待測壓電材料的壓電片的壓電加速度傳感器；將所述壓電加速度傳感器加熱到規定溫度的溫控加熱單元；輸出規定加速度以用于激勵所述壓電加速度傳感器輸出電荷信號的振動輸出單元；采集由所述壓電加速度傳感器輸出的電荷信號并基于所述電荷信號得到所述待測壓電材料在所述規定溫度下的壓電系數的數據采集處理單元。
[0024]以下，結合附圖進一步詳細說明本發明。圖1示出了本發明的一實施形態的動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置的結構示意圖。
[0025]如圖1所示，本實施形態中的動態測量壓電材料高溫壓電系數的裝置包括裝載有作為待測壓電材料的壓電片(圖示省略)的壓電加速度傳感器2。其中，待測壓電材料例如可以是陶瓷和單晶等壓電材料。且該壓電加速度傳感器2可為使用待測壓電材料根據壓電傳感器裝配要求組裝而成的壓電加速度傳感器，其例如可以是壓縮式壓電加速度傳感器，但本發明不限于此。
[0026]該動態