Научно-исследовательский институт физики

Скачать 430.44 Kb.

Название	Научно-исследовательский институт физики
страница	4/6
Тип	Учебное пособие

1 2 3 4 5 6

3.2 Определение относительного отклонения пьезопараметров

Определение относительного отклонения коэффициентов электромеханической связи и пьезомодулей толщинной (К_t) или сдвиговой (К₁₅, d₁₅) мод колебаний пьезоэлементов в интервале рабочих температур от их значений, измеренных при температуре (25±2) ^оС, проводят из измерения статической емкости С и резонансной f_r и антирезонансной f_aчастот первого (основного) обертона колебаний растяжения-сжатия по толщине или сдвига по толщине пьезоэлемента и последующего вычисления по формулам. Измерение статической емкости и резонансных частот проводят на стенде, структурная схема которого приведена на рисунке 4. Общий вид стенда показан на фотографии в Приложении А.

3.2.1 Подготовка к работе.

3.2.1.1 Осмотреть в начале работы приборы и убедиться:

- в надежности заземления корпусов приборов,

- в наличии заземляющего контура и надежности его заземления,

- в отсутствии механических повреждений корпусов, переключателей,

- в правильности и надежности соединений приборов по схеме в

соответствии с рисунком 4.

Примечание. При обнаружении неисправностей сообщить о них руководителю подразделения.

3.2.1.2 Подвергнуть контролю образцы и подготовить их к работе:

- образцы, имеющие механические повреждения, отбраковать,

- протереть поверхности образцов марлевым тампоном, смоченным в спирте,

- просушить образцы на воздухе в течение 10-15 минут.

Рисунок 4 – Структурная схема стенда для измерения статической емкости, резонансной и антирезонансной частот толщинной или сдвиговой мод колебаний пьезоэлемента в интервале рабочих температур
1	– прибор для исследования амплитудно-частотной характеристики XI-48
2	– частотомер электронно-счетный вычислительный Ч3-64
3	– широкополосный усилитель У3-33
4	– держатель образца в термокамере
5	– образец (резонансное сопротивление R_r)
6	– пассивный четырехполюсник (R₁ = (1,0-20,0) R_{вых.ген.}; R₂ = (0,2-5,0) R_н; R_н = (0,053,0) R_r при измерении характеристик образца на резонансной частоте; R_н = (1-100) R_r при измерении антирезонансной частоты)
78	– термокамера КТХ-0.01-60/125 – мост емкостей ЦЕ 5002

П₁ – переключатель сопротивлений нагрузки R_н
3.2.1.3 Измерить с помощью микрометра размеры испытуемых образцов.

3.2.1.4 Закрепить образцы в индивидуальных держателях тепловой камеры. Закрыть камеру.

3.2.1.5 Включить приборы. Подготовить их к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

3.2.2 Технологический процесс.

3.2.2.1 Охладить термокамеру до температуры минус 60 С.

3.2.2.2 Поставить переключатель П₂ на четырехполюснике в положение 1.

3.2.2.3 Провести измерение резонансной ( f_rt или f_rc) и антирезонансной (f_а_t илиf_ас)частот при температуре минус 60 С после выдержки образцов, достаточной для стабилизации частот при данной температуре в следующем порядке:

3.2.2.4 Установить переключатель четырехполюсника П₁ в положение, при котором сопротивление нагрузки R_н = 1 Ом.

3.2.2.5 Подать на вход четырехполюсника сигнал такой величины, чтобы на экране индикатора (1) можно было наблюдать амплитудно-частотную характеристику образца.

3.2.2.6 Измерить резонансную частоту (f_rt или f_rc) и антирезонансную частоту (f_а_t илиf_ас) в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и записать их значения в сопроводительный лист.

Примечания:

1. Частоты (f_rt или f_rc) и (f_а_t или f_ас) контролируются электронным частотомером (2).

2. Частоты f_rt и f_а_t моды колебаний растяжения–сжатия по толщине определяются на образцах в форме диска диаметром ~20 мм и толщиной ~1 мм или на пластинах 6×6×0.4 мм со специальными электродами [22]. Частоты f_r_с и f_ас сдвиговой моды колебаний по толщине определяются на пластинах 6×6×0.4 мм [22]: ось поляризация направлена вдоль стороны квадрата, измерительное поле – по толщине пластины.

3.2.2.7 Поставить переключатель П₂ на четырехполюснике в положние 2.

3.2.2.8 Измерить статическую емкость пьезоэлемента в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и сделать запись показаний прибора в сопроводительный лист.

3.2.2.9 Поднимать температуру в термокамере от минус 60 до плюс 85 С через каждые 10 С. При каждой температуре измерять частоты и статическую емкость пьезоэлемента после выдержки, достаточной для стабилизации параметров при данной температуре в соответствии с подпунктами 3.2.2.2-3.2.2.8.

Погрешность измерения частот и статической емкости должна быть не более 0.5 %.

3.2.3 При каждой температуре рассчитать параметры К_t, К₁₅, ε^Т₁₁ и d₁₅ по следующим формулам:

3.2.3.1 Рассчитать коэффициент электромеханической связи (К_t или К₁₅) по формуле:

,

где d_r – относительный резонансный промежуток первого (основного)

обертона толщиной или сдвиговой моды колебаний:

,

где f_r, f_a – соответственно, резонансная и антирезонансная частоты, Гц; а=0.405, b=0.81.

Примечание. Коэффициенты электромеханической связи К_t или К₁₅ могут

быть определены по резонансной частоте растяжения-сжатия по толщине или сдвига по толщине и их обертонов [23, 24]. Зависимости соотношения частот от коэффициента электромеханической связи приведены в таблице 2 Приложения В.

3.2.3.2 Величину относительной диэлектрической проницаемости ε^Т₁₁ рассчитать по формуле:

,

где h – расстояние между электродами, м;

S_э – площадь поверхности электрода, м²;

С – статическая электрическая емкость образца, пФ.

3.2.3.3 Рассчитать пьезомодуль в динамическом режиме (d₁₅, Кл/Н) по формуле:

,

где r – плотность, кг/м³;

f_r – резонансная частота первого (основного) обертона сдвиговой моды

колебаний, Гц;

d_r – относительный резонансный промежуток;

h – расстояние между электродами, м;

e^Т₁₁/e₀ – относительная диэлектрическая проницаемость.

3.2.3.4 Рассчитать относительные отклонения К_t, К₁₅ и d₁₅ (А_/А), % по формулам:

,

где А – значение параметра (К_t, 0К₁₅, d₁₅) при температуре (252) С;

 максимальное и минимальное значение параметра (К_t, К₁₅, d₁₅ )

пьеэоэлемента в заданном интервале температур.

За величину относительного отклонения параметра (К_t, К₁₅, d₁₅) от его значения при температуре (252) С принимают бόльшее из полученных значений.

3.2.3.5 После окончания работы отключить приборы от сети.

3.2.3.6 Заполнить сопроводительный лист и передать образцы на следующую операцию.

4. техника безопасности
4.1 В целях обеспечения безопасности при проведении измерений характеристик сегнетоматериалов, для предупреждения поражения электрическим током необходимо предусмотреть:

- защиту изоляции наружной электропроводки оборудования от

механических, химических и термических повреждений;

- ограждение доступных для прикосновения неизолированных частей

оборудования, находящихся под напряжением;

- надежное заземление оборудования.

4.2 К управлению установками и приборами допускаются сотрудники, имеющие I квалификационную группу по технике безопасности, прошедшие инструктаж на рабочем месте по безопасным методам работы.

4.3 Перед началом работы необходимо проверить надежность заземления приборов и соединений.

4.4. Изучить инструкции по эксплуатации приборов и точно выполнять указания по порядку работы на приборе.

4.5. Сотрудникам, управляющим установкой, разрешено выполнять следующие операции:

- включение и отключение оборудования и манипуляции органами управления на наружных панелях приборов;

- подсоединение и отсоединение соединительных кабелей;

- определение параметров испытуемых образцовв по показаниям приборов;

- перемещение образцов, связанное с их испытанием.

4.6. Запрещается ремонт блоков, находящихся во включенном состоянии.

4.7. При обнаружении неисправностей приборов отключить их от сети и сообщить руководителю подразделения.

4.8. По окончании работы отключить приборы от сети.
ПРИЛОЖЕНИЕ А

Общий вид стенда для определения относительного отклонения резонансной частоты и пьезопараметров в интервале рабочих температур

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Таблица 1 Коэффициенты, используемые для определения параметров сегнетопьезокерамических материалов

s_р	а_р	b_р	ПКЭ "диск"
s_р	а_р	b_р	b	h	F_g

0.14	0,408	0.596	2.757	1.944	1.250
0.15	0,407	0.595	2.748	1.950	1.256
0.16	0,406	0.594	0.270	1.957	1.262
0.17	0,405	0.592	2.731	1.964	1.269
0.18	0,404	0.591	2.723	1.971	1.276
0.19	0.404	0.589	2.712	1.980	1.281
0.20	0.403	0.588	2.704	1.986	1.289
0.21	0.402	0.586	2.697	1.992	1.296
0.22	0.402	0.585	2.690	1.997	1.304
0.23	0.401	0.583	2.682	2.005	1.312
0.24	0.400	0.582	2.675	2.011	1.319
0.25	0.399	0.581	2.667	2.018	1.327
0.26	0.398	0.579	2.660	2.024	1.334
0.27	0.398	0.578	2.652	2.030	1.342
0.28	0.397	0.576	2.645	2.036	1.350
0.29	0.397	0.575	2.638	2.043	1.359
0.30	0.396	0.574	2.63	2.049	1.367
0.31	0.395	0.572	2.624	2.055	1.376
0.32	0.394	0.571	2.617	2.061	1.385
0.33	0.393	0.569	2.610	2.067	1.394
0.34	0.393	0.568	2.604	2.074	1.404
0.35	0.392	0.567	2.596	2.080	1.414
0.36	0.391	0.565	2.590	2.086	1.423

Продолжение таблицы 1

0.37	0.390	0.564	2.583	2.092	1.434
0.38	0.390	0.562	2.578	2.097	1.443
0.39	0.389	0.561	2.571	2.103	1.455
0.40	0.388	0.560	2.564	2.110	1.466
0.41	0.387	0.559	2.558	2.115	1.476
0.42	0.387	0.558	2.552	2.121	1.488
0.43	0.386	0.556	2.546	2.127	1.500
0.44	0.385	0.555	2.540	2.132	1.511
0.45	0.384	0.554	2.534	2.138	1.524
0.46	0.384	0.552	2.528	2.144	1.537
0.47	0.383	0.551	2.523	2.149	1.550
0.48	0.382	0.550	2.517	2.155	1.564
0.49	0.381	0.548	2.511	2.160	1.578

1 2 3 4 5 6

	Памятка индивидуальный учебный план аспиранта является основным документом,... Институт физики микроструктур ран – филиал федерального государственного бюджетного научного учреждения «федеральный исследовательский...		Методические указания му 2552-09 Микроб"; фгуз "Противочумный центр Роспотребнадзора"; фгуз "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт";...
	Документация по проведению запроса цен в электронной форме «российский федеральный ядерный центр всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики»		Федеральное государственное унитарное предприятие ...
	«Предэскизная проработка технических решений подводной фонтанной... «российский федеральный ядерный центр всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики»		Отчет о научно-исследовательской работе общие требования и правила... Федеральным государственным унитарным предприятием «Мытищинский научно-исследовательский институт радиоизмерительных приборов» и...
	Утвержден Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт «Гириконд» создано Комитетом по управлению городским имуществом...		Решение открытого акционерного общества «Российская электроника» Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт «Гириконд» создано Комитетом по управлению городским имуществом...
	Транспортный упаковочный комплект тук-137 для безопасного транспортирования... Фгуп рфяц «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики», г. Саров		Российской федерации федеральное государственное учреждение «всероссийский... Перечень разработан специалистами Отдела нормативного обеспечения охраны труда Федерального государственного учреждения «Всероссийский...

Научно-исследовательский институт физики

3.2 Определение относительного отклонения пьезопараметров

Похожие: