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压电陶瓷(PZT)特性测试与分析

时间:2020-12-19 来源:计量校准 点击:

压电陶瓷(PZT)特性测试与分析
 
  自居里兄弟于1880年发现晶体的压电效应以来,压电器件已广泛应用于水声、超声、传感技术和新型执行器中。随着科学技术的发展,航空航天、光学精密工程等新技术领域对压电器件的特性要求越来越高。特别是在相移干涉技术中,压电陶瓷作为核心部件越来越受到重视。压电陶瓷因其体积小、响应快、位移大、精度高而成为一种应用广泛的微位移驱动器。然而,由于材料的特性和制造过程中的缺陷,压电陶瓷位移和驱动电压之间总是存在一定的非线性。
  在光学精密测量中,压电陶瓷经常被用作各种干涉仪中的相移驱动器、驱动各种精密平移台的纳米精密微位移致动器以及精密位移或压力传感器。因此,压电陶瓷的非线性将直接影响相移的精度。为了改善压电陶瓷的非线性,人们提出了多种方法方法,包括设计压电陶瓷微位移反馈控制电路、用傅里叶变换恢复干涉条纹相位、建立数学模型和采用对非线性误差不敏感的算法等。以上方法可以明显改善PZT的非线性,但需要复杂的控制电路,更多的仪器设备,或者精确的数学算法,因此在实际应用中存在诸多不便。基于实验室的基本情况,计量校准基于简单、方便、准确的原则,本文设计的压电陶瓷非线性测量系统只需要光电探测器和数据采集卡。利用光干涉原理,将压电陶瓷的位移转化为干涉条纹的移动次数,方便、准确地测量出不同驱动电压下压电陶瓷的位移特性曲线,具有良好的精度。实验数据分析表明,对于DWY-3压电陶瓷,电压阶跃为0.20 V  ~ 0.60 V、时间间隔为10 ms  ~ 80 ms的驱动参数较为理想,在上述条件下位移线性度良好,为压电陶瓷的精确减薄提供了充分的科学依据。
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