鐵電測試
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鐵電材料電滯回線的測量

2020-09-10 08:36:25

鐵電測試係統既可適用於壓電陶瓷材料居裏溫度、縱向壓電應變常數(靜態)、強場介電性能、熱釋電係數、品質因數及機電耦合係數等;如增加高壓放大器模塊,也可實現鐵電材料的電學測試; 配合高低溫測試環境同時可以測量不同環境溫度下的材料性能參數。該係統可廣泛地應用於如各種鐵電/壓電/熱釋電薄膜、厚膜、塊體材料和電子陶瓷、鐵電傳感器/執行器/存儲器等領域的研究。為一體的綜合測試係統。為目前國內研究壓電陶瓷材料鐵電材料全麵的測試設備。模塊化設計具有無與倫比的強大擴展性。


設備內置完整的專用工控計算機主機、測試版路、運算放大器、數據處理單元等,包括專用工控計算機主板、CPU(i3或更高)、RAM(4G或更大)、硬盤(120G固態硬盤)、網卡、USB接口、VGA接口、預裝Windows7操作係統、鐵電分析儀專用測電試軟件等。

 

產品優勢:

 

優勢一:可測量壓電陶瓷居裏溫度、靜態壓電常數

 

優勢二:測量壓電材料介電性能-1KHZ下的介電常數及介質損耗測試

 

優勢三:可測量壓電材料積分電荷法熱釋電係數測試

 

優勢四:可測量壓電陶瓷的品質因數及機電耦合係數

 

優勢五:可選配不同的測試裝置進行不同環境下的壓電陶瓷參數測試

 

優勢六:本儀器可配合高壓放大器實現壓電及鐵電材料的綜合測試


測量鐵電材料電滯回線的方法通常有兩種:衝擊檢流計描點法和 Sawyer-Tower電路法。第二種方法可用超低頻示波器進行觀察以及用xy函數記錄儀進行記錄,簡便迅速,故人們常常采用。


采用Sawyer-Tower電路準靜態測試鐵電陶瓷材料電滯回線的測量原理圖(GB/T6426-1999)如圖4.5-30所示,係統絕緣電阻不小於108Ω,超低頻高壓源輸出電壓峰值為0~5KV、頻率為0.1Hz的正弦波。運算放大器輸入阻抗不小於109Ω。標準電容器Co的直流電阻不小於109Ω,一般容量為10~30μF。分壓電阻R1和R2總阻值不小於5MΩ,補償電阻Rs根據不同材料選擇不同的電阻值。為了避免空氣電擊穿,將試樣要浸沒在矽油中,根據不同材料和要求可在不同溫度下測量,測量時要求試樣溫度均勻,控溫誤差不大於2℃,試樣采用全電極、半極化試樣,推薦試樣尺寸為直徑d不大於20mm,厚度t不大於1mm,試樣應保持清潔、幹燥。


HV一超低頻高壓源;F一函數記錄儀;A一運算放大器;K1一高壓開關;K2一普通低壓開關;Cx一試樣;Co一標準電容器;R1、R2一分壓電阻;Rs一可調補償電阻


因為標準電容器的容量Co遠大於試樣的電容量Cx,所以高壓源輸出電壓幾乎全部加在樣品上,因此,X軸上的電壓正比於試樣兩端的電壓,而Co上的電壓(即Y軸電壓)正比於Cx的電荷Q,記錄儀上測得的曲線就是試樣的極化強度P和電場強度E的關係曲線,即電滯回線,如圖4.5-10所示。


測出樣品的電濫回線之後,即可計算該材料的剩餘極化強度Px和矯頻場強應Ec,計算公式如下

鐵電測試

式中,Q為電壓為零時之總電荷,C;C。為標準電容器的電容量,F;Vy為從原點至E=0處之y軸電壓,V;Sy為函數記錄儀的y軸靈敏度,V/m;ry為從原點到E=0處之y軸讀數,m;A為試樣麵積,m2;Vx為樣品兩端電壓,V;Sx為函數記錄儀的X軸靈敏度,V/m;rx為從原點到P=0處的X軸讀數,m;d為高壓源的輸出分壓比;t為試樣厚度,m。


若要測量某鐵電材料的自發極化強度Ps,可將測得的電滯回線的線性部分外推(或做切線)與y軸(極化強度P軸)交於Ps點,此點的讀數便是自發極化強度。


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