GB T 12634-1990 压电晶体电弹常数测试方法.pdf
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1、中华人民共和国国家标准压电晶体电弹常数测试方法国家技术监督局 批准 实施本标准规定了铌酸锂钽酸锂等 点群压电晶体的弹性压电介电常数和机电耦合系数的测试适用于铌酸锂钽酸锂等 点群压电晶体名词术语本标准采用的名词术语的定义符号及单位见 压电晶体性能测试术语原理任意均匀各向异性无穷大的压电薄片其厚度模振子的谐振频率由 确定的方程式决定 高次泛音时为其中式中 第 次泛音谐振频率厚度泛音次数为奇次平面波相速度加电场激励无穷大的压电薄片可激发三个独立的振动模式分别产生三个独立的波式中 第 个振动模式的平面波相速度第 个振动模式的有效弹性常数密度由式 和式 得到有效弹性常数与谐振频率的关系式为式中 第 个振
2、动模式的有效弹性常数密度第 个振动模式的第 次泛音谐振频率厚度泛音次数为奇次同理有效弹性常数与反谐振频率的关系式为式中 第 个振动模式的有效弹性常数密度第 个振动模式的第 次泛音反谐振频率厚度泛音次数为奇次独立的电弹常数矩阵点群压电晶体独立的电弹常数矩阵如下其中测试用振子的振动模式切片 简称 片振子片振子在平行场 或 激励下可产生相速度相等的两个纯切变波 为两个具有同样频率常数的纯厚度切变振动模在垂直场 激励下产生一个纯纵波为纯厚度伸缩振动模 有效弹性常数分别为式中 片振子的三个有效弹性常数短路弹性劲度常数受夹介电常数压电应力常数压电应力常数 由下式求得式中 压电应力常数厚度伸缩机电耦合系数受
3、夹介电常数片振子第三个振动模式的有效弹性常数切片简称 片振子片振子在平行场 激励下 产生一个纯切变波 为纯厚度切变振动模 在垂直场 激励下产生一个准切变波和一个准纵波 为两个切变与伸缩振动相结合的振动模 有效弹性常数分别为式中 片振子的三个有效弹性常数短路弹性劲度常数压电应力常数受夹介电常数切片简称 片振子片振子在平行场 激励下 产生一个纯纵波为纯厚度伸缩振动模 在垂直场 激励下 产生两个纯切变波 为两个纯厚度切变振动模 有效弹性常数分别为式中 片振子的三个有效弹性常数短路弹性劲度常数压电应力常数受夹介电常数旋转 切片振子旋转 切片振子在平行场 激励下 产生一个纯切变波为纯厚度切变振动模 有效
4、弹性常数为式中 旋转 切片振子的第一个振动模式的有效弹性常数短路弹性劲度常数分别为 片绕 轴旋转 角后的方向余弦 即注 本标准未对旋转 切片振子在垂直场 激励下的振动模式进行分析棒振子棒在垂直场 激励下产生一个纯纵波 为纯横向长度伸缩振动模 短路弹性顺度常数 为式中 短路弹性顺度常数密度长度谐振频率横向长度伸缩机电耦合系数 为在一级近似下式中 横向长度伸缩机电耦合系数谐振频率谐振频率与反谐振频率之差压电应变常数 为式中 压电应变常数横向长度伸缩机电耦合系数自由介电常数短路弹性顺度常数测试条件环境条件温 度相对湿度 气 压试样试样切型试样切型示意图如图 所示图 试样切型图铌酸锂晶体的 试样推荐
5、钽酸锂晶体的 试样推荐试样尺寸和激励电场试样尺寸和激励电场见表试样加工要求定向精度在 以内 各薄片两大面的平行度应不大于表片号名称尺寸要求 激励电场激励方向推荐尺寸方向 方向 方向片垂直平行 或片垂直平行片垂直平行旋转 切片 平行棒 垂直试样电极的制备厚度模试样电极结构示意图如图 图中阴影部分为真空蒸镀的银或金 电极 图 是压电片上 下两面为满电极的结构图图 是压电片除中间一环状部分未镀电极外其余部分全镀有电极的结构图 中间环状未镀电极部分的宽度尺寸推荐为 横向长度伸缩模试样的电极结构与图相同图 厚度模试样电极结构示意图测试前试样的准备试样应保持清洁干燥 在本标准规定的环境条件下放置 后进行测
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