1、中华人民共和国国家标准压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试Test methods for the properties of piezoelectric ceramics Test methods for temperature characteristics of relative free dielectric constants GB 11310-89 本标准适用于一6585温度范围内测试压电陶强材料的相对自由介电常数EI1和E3的温度特性。1 名词术语与符号定义本标准所采用的名词术语及符号定义符合GB3389. 1压电陶瓷材料性能测试方法常用名词术语儿2 测试原理2
2、. 1 相对自由介电常数系指压电陶毒在应力为零（或常数时的相对介电常数。它与试样的自由电容、电极面积和电极间的距离关系如下zT町=-”.”. ( 1 ) AEo 式中zd一一相对自由介电常数，压电陶在独立的相对自由介电常数有4和E,;CT一一试样的自由电容，F;。一一真空介电常数，Eo=B.85 10-12 F/m; t一一试样厚度，m1A一一试样面积，m2o相对自由介电常数的温度系数可表示为2电.:l-TTKe 古香.( 2 ) 式中zTKi;某一温度的相对自由介电常数温度系数，1,？一一某一温度的相对自由介电常数s压电陶瓷的相对自由介电常数随温度的变化是非线性的其温度系数也是温度的画数。另
3、外，通常还用最大相对变化率来表征压电陶瓷的相对自由介电常数温度稳定性。其关系式如下z(e)m - e (00) (8e)m = .,. ( 3 ) e(00) 式中：(8E)m一一相对自由介电常数的最大相对变化率F()m一一在规定的温度范围内测得的偏离e（仇最大的相对自由介电常数Fe仰。）一一25时的相对自由介电常数。中华人民共和国机械电子工业部1988-11-05批准1990-01-01实施GB 11310-89 2. 2 本标准采用1kHz低频电容电桥测量试样的自由电容，再换算成相对自由介电常数。茬规定的温度范围内测量试样不同温度点的自由电容，就能得到相对自由介电常数随温度变化的关系曲线。
4、即试样的相对自由介电常数温度特性曲线，从而可求得相对自由介电常数的温度系数或最大相对变化率。3 测试条件3. 1 试样尺寸及要求测量相对自由介电常数；！采用电极面平行于极化方向的快方片状试样。其推荐尺寸为12mm 6mm 1 mm.在试样垂直于长度t方向的bt面上全部被覆上金属层作为极化处理电极，沿长度方向施加极化电场。极化处理后在常温下除去极化电极，井在主平面（lb）上全部被覆金属层作为激励电极e如图1所示。主平面电饭图lt乏方片试样示意图测量相对自由介电常数：；3采用电极面垂直于极化方向的板状试样，其推荐尺寸为直径1520mm，厚度o.7 1. 0 mm.在试样的两个主平面上全部被覆上金属
5、层作为电极，沿厚度方向进行极化处理。3.2 测试前试样的准备试样应保持清洁、干燥，根据不同资料要求，极化后应在正常试验大气条件下存放一定时间。3. 3试样两端的信号要求电场强度不大于5V/mm、频率为1kHz. 4 测试方法4. 1 测试装置测量试样自由电容CT的装置如图2所示。1 马J2 . - . 3 . 4 A B 6 图2测量CT的装置1一正负温环境试验设备自2一试祥盒13试样，4一引线15一电容电桥4.2 测试设备要求a. 电容电桥测量误差不大于士10%.b. 正负温环境试验设备GB 11310-89 能在要求的温度范围内如”“ss）提供温度均匀、连续可调的正负温环境。控温偏差小于士
6、2c. 试棒盒及引线试样盒应采用良导热材料制成，盒内支架夹具对试样的夹持要牢靠，以确保夹具与试样电接触良好试样盒应密封和干燥，试样与电容电桥之间的引线要短，总分布电容CA-B要小于试样室温自由电容CT的5%0支架的绝缘性能应良好。4. 3试样尺寸的测量用精度为o.01 mm的量具测量试样直径d、厚度t、长度I、宽度b.4,4 测试步醺. 总分布电容CA-B的测量用电容电桥测出室温下试样盒及引线总分布电容CA-8的数值b. 正负温自由电容的测量将最有试样的试样盒置于正负温环境试验箱内，测温点应靠近试样盒，以反映盒内试样处的温度。将正负温环境试验箱的温度从室温直接降至所需负温最低点，并从此点开始按
7、所选定的温度逐点进行测试，直至所需正温最高点温度点不少于10个，升（降温速度不大于3min.在每个选定的温度点保持一定时间，般为lh，根据试样盒导热性能和密封程度，以及材料和试样尺寸的不同，保温时间可适当增减，按图2线路用电容电桥测出试样各温度点的电容c，然后，按下式求得自由电容CT0 er= c CA. ( 4 ) 式中zCT一某一温度的自由电容，F,C一一在某温度测试系统的电容，F1CA-B一一在室温测得的试样盘及引线总分布电容，F.5 擎的计算5., 相对自由介电常数按公式（5）分别计算各温度点的相对自由介电常数和，并作出相对自由介电常数的温度特性曲线式中：Er、一一相对自由介电常数，C
8、T一一试样的自由电容，F1，：宜tSZ_ 1- lho _T - Ater - -0一一真空介电常数，。8.85 10-12 F/m1 t一试样厚度，mid一一试样直径，mil一试样长度，m1b一一试样宽度，m.5. 2相对自由介电常数温度系数”( 5 ) 由测得的相对自由介电常数的温度特性曲线1，按公式（6）可计算各个温度点的相对自由介电常数式和aia温度系数式中：TKe ,TKe E，l 3f. ae;_ 3百百GB 11310-89 T ae 1 a .3 -！.百某一温度的相对自由介电常数温度系数，一II 某一温度的相对自由介电常数s某一温度的相对自由介电常数随温度的变化率，1. (
9、6 ) 当某温度区间内相对自由介电常数与温度呈线性关系时，其中任一温度。1的相对自由介电常数的温度系数可用下式计算z_ eI_ (82) - eI_ (81) TKt:= l ef. (Oz -0,)e (81) TKe! 02）一1)（02-81）矶式中：TKe ,TK：一一任一温度。1的相对自由介电常数的温度系数，1,：（矶），（81）一一温度。1时的相对自由介电常数，（Oz), (Oz）一一温度。z时的相对自由介电常数F。182该温度区间任意两点的温度，。5.3 相对自由介电常数最大相对变化率由测得的相对自由介电常数的温度特性曲线按公式（8）计算最大相对变化率。(8）皿-tT 一（乓）m一(Oo) ,v-r3 /m吨。）相对自由介电常数的最大相对变化率g.( 7 ) ( 8 ) 式中：（e:儿，（）m（乓）田，（乓）田在规定的温度范围内测得的偏离乓仇）,;. （仇）最大的相对自由介电常数，e:;, (Oo) ， (Oo)-25时的相对自由介电常数，Oo参考点温度（25。附加说明：本标准由全国铁电压电陶瓷测试专业标准化工作组提出。本标准由无锡市无线电元件二厂起草。本标准主要起草人张耕夫、费金屏。
