1、中华人民共和国国家标准压电陶瓷材料性能测试方法低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试Test methods for the properties of piezoelectric ceramics material witsh the low mechamical quality factor 1 主题内容与适用范围GB 11320-89 本标准规定用导纳圆图法测定低品质因数压电陶资振子的厚度振动模的机电桐合系数是t和品质因数Qm。本标准适用于kQm不小于0.2的低品质因数压电陶提材料。2 名词术语和符号本标准所采用的术语和符号的定义符合GB3389. 1压电陶瓷材料性能测试方法常用名词术语的
2、规定。3 测试原理采用导纳圆图法测量低机械品质因数压电陶资材料厚度模振子的性能参数。3. 1 等效电路低品质因数的压电陶器振子在谐振频率附近的等效电路示于图1，总导纳Y随频率的变化轨迹示于图2。z Ro c, a y Go B, Gd I I Bd b 图l单模有损耗压电振子的等效电路中华人民共和国机械电子工业部1988-11-05批准L, C, R, 1990-03-01实施 JB . a ” 问o I G, 3.2 导纳特性压电振子的总导纳Y可用下式表示：GB 11320-89 ll十f. !+/ G 1 - d-R, 图2导纳图G Y=Y。Yd=G十jB= (G0 + Gd) + j(B
3、o + Bd) R1 由C0tg.Rf+ wL1 - 式中zY一一总导纳，S;Yo总静态导纳，S;Y一总动态导纳，S;f兰一一一一凸白日.飞.I. c,、0.：；），、，B一一总电纳，S;Go漏导电损耗等效电导）,S; Gd一一动态电导，S;Bo静态电纳，S;Bd一一动态电纳，S;一一角频率，rad/s;C。一一并联电容，F;tga.一一介电损艳角正切；也一一动态电阻，O;L1一一动态电感，H;C1一一动态电容，F。4 测试条件4. 1 环境条件正常试验大气条件z温度：25士1F相对湿度：48%52%；大气压：86106kPa。4.2 试样尺寸及要求wL1 - 1 wL1 - 2 I ( 1
4、) 试样为薄圆片，两主平面平行度不大于厚度公差的二分之一，在两主平面上全部被覆金属层作为电GB 11320-89 极，沿厚度方向进行极化处理。试样直径d与厚度t之比应能满足激励单纯厚度振动模的要求。一般直径d与厚度t之比在10左右。推荐试样尺寸：Y,202mm。4.3 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，极化后存放一定时间，并在4.1条规定的环境下放置2h后进行测试。4.4 试样两端测试电场E的要求E1 V/mm。5 测试方法5. 1 测试设备和要求自动导纳电桥或能测定导纳的全套设备，如低频阻抗分析仪。频率范围z能满足测量厚度模基波振动导纳特性，一般频率在5MHz以下的范围内
5、。信号分辨率：1Hz. 电导G及电纳B测量范围：5.2 试样支架及夹持方式试样直接夹持在电桥的试样夹具上测量，夹持力要小，并保持夹具与试样电接触良好，接触点的直径为0.3 1 mm。夹持点位于离试样中心四分之三半径以外处。5.3 测试步骤测试过程中首先要消除试样夹具的杂散参量的影响，并在试样上加小于IV的激励电平。然后测出基波振动导纳特性，测定两个半功率点的频率值f川和！1+112，串联谐振频率儿及相应的动态电导Gd和静态电纳Boo6 材料参数的计算6- 1 最大电导频率fcrraxfGmax ( 2 ) 6-2 厚度伸缩振动机械品质因数QmQm=d二f-112. ( 3 ) 6.3 厚度伸缩
6、振动机电桐合系数k,h、巳一c-G ,r-8 2 , , Gd 8 B。Qm . ( 4 ) 式中：C1 一一一1QmwRI 2f.QmR1 Co主EU6-4 纵向声速vvP = 的一汇( 5 ) 6-5 开路弹性刚度常数cr3C飞pv严. ( 6 ) GB 11320-89 6-6 压电应力常数eaaeg3 = k, Jc3铠s。式中：3可在高频下（如七次谐波以上）实测求取，也可用下式（当kpO.1日才）求取z：3r3c1 -k） 6. 7 厚度伸缩振动频率常数N,式（2）至式（9）中z一一基波串联谐振频率，Hz;f-112一一上半功率点频率，Hz;f十川一一下半功率点频率，Hz;Gd一一动
7、态电导，S;Bo静态电纳，S;C1一一动态电容，F;Co并联电容，F;R1一一一动态电阻，也t一一试样厚度，m; p一一试样密度，kg/m3;vP一一纵向声速，m/s;eaa一压电应力常数，N/V m或C/m2;Ca开路弹性刚度常数，N/m;；3一一受夹相对介电常数gN, = /p t 。一一真空介电常数，。8.85 io-12F/m; JP一一基波并联谐振频率，Hz。7试验报告低机械品质因数压电陶瓷材料性能测试报告应包括Ea. 委托单位pb. 试样名称、编号及极化日期Fc. 测试结果sd. 测试仪器名称及型号；e. 试验室温度及相对湿度；f. 试验日期及试验人员姓名gg. 备注。 ( 7 ) ( 8 ) . ( 9 ) GB 11320-89 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。本标准由中国科学院上海硅酸盐研究所起草。本标准主要起草人虞孝栋、冯宝康。
