实验名称:叉指形电极管状压电元件电极制备与极化研究
测试目的:目前,已有学者对叉指形电极的管状压电元件进行了一系列研究,通过静力学方程完成理论推导,建立有限元分析模型,对该压电元件的静态驱动性能进行仿真分析,结果表明,该压电元件沿轴向自由应变可达普通模型的1.55倍,能实现大位移输出。本文将在已有研究基础上,对该压电元件的电极制备与极化工艺展开实验研究,验证该压电元件结构的合理性和先进性。
测试设备:ATA-2041高压放大器、函数发生器、示波器、交换机、计算机等。
图1:位移检测平台
实验过程:
搭建位移检测平台,信号激励源采用任意函数发生器,经过西安安泰公司的ATA-2041高压放大器后,一端与试样的正负极电性连接,用于激励电压输入;另一端连接示波器,用于观察激励信号的波形曲线及参数变化。数据采集端通过交换机同频连接计算机与光谱共焦控制器。松紧可调螺栓将位移传感器配套测量探头固定在支撑架上,光源对准试样。通过软件实时监测位移变化值,对结果进行提取。
实验结果:
图2:轴向位移响应图
在激励电压达200V时,各曲线基本达到位移峰值。极化时间为40min、60min时,位移峰值较明显。由图2可知,极化时间为20min、30min、50min时,位移结果在200V处未达到峰值,而是在200V附近某点处达到峰值。这是由于不良信号夹杂导致的,其原因可能是电极烧结过程中产生了塌缩现象。
搭建位移检测平台分析了极化时间对元件位移的影响规律。结果表明,随着极化时间延长位移峰值不断增大,设定极化电压500V和极化温度110℃,当极化时间为60min时,位移峰值为0.3μm。该研究结果为进一步对叉指形电极管状压电元件的探究提供了参考。
高压放大器推荐:ATA-2041
图:ATA-2041高压放大器指标参数
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