一種測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于物理實驗儀器技術領域，尤其是涉及一種測量壓電陶瓷伸縮特性 的實驗裝置。
【背景技術】
[0002] 壓電陶瓷是一種新型微位移材料，具有體積小重量輕等特點，在光學、機械制造、 生物工程、機器人等技術領域得到了廣泛應用。壓電陶瓷的逆壓電效應讓壓電陶瓷在電場 的作用下產生應變，應變的大小和電場的大小成正比。用公式可描述為：s = dE其中d為 壓電系數，E為電場強度，s為壓電陶瓷的應變，在測量壓電陶瓷的位移特性時，壓電陶瓷的 伸長量AL就是壓電陶瓷的應變，所以有Δ? = (1Ε壓電陶瓷特性和性能指標直接影響了機 械結構和控制系統的設計。現階段，關于壓電陶瓷動態頻率響應的測試裝置過于復雜且實 現困難，測試精度不高，且對傳感器響應速度要求苛刻，制造成本高。 【實用新型內容】
[0003] 針對現有技術方法上的不足，本實用新型目的是提供一種測量壓電陶瓷伸縮特性 的實驗裝置，能夠方便的改變施加在壓電陶瓷兩端的電壓，進而改變壓電陶瓷的電場強度， 能夠精確的測量壓電陶瓷微小的伸長量。
[0004] 本實用新型的技術方案是：一種測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，包括邁克爾 遜干涉儀，所述的邁克爾遜干涉儀包括依次設置的激光器、擴束鏡、分束器、補償器、移動反 射鏡和壓電陶瓷，所述壓電陶瓷一端與移動反射鏡連接，所述壓電陶瓷兩端通過導線接有 控制電箱；還包括與分束器處于同一縱向軸線上的固定反射鏡和觀察屏，所述固定反射鏡 和觀察屏分別設置在分束器的上方和下方。
[0005] 進一步，所述控制電箱上還設置有電壓調節旋鈕，電壓數顯表頭，電壓正負方向切 換開關。
[0006] 進一步，所述激光器為單模氦氖激光器。
[0007] 進一步，所述激光器、擴束鏡、分束器、補償器和移動反射鏡中心位于同一橫向軸 線上的。
[0008] 進一步，所述的分束器和補償器與水平軸線呈45度角，所述移動反射鏡豎直設 置。
[0009] 進一步，所述的分束器和補償器是兩個平行、厚度相同的光學玻璃。
[0010] 本實用新型具有的優點和積極效果是：本實用新型的效果是提供了一種簡單方便 的測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，加載在壓電陶瓷兩端的電壓可通過控制電箱改變， 電壓值可通過數顯表頭方便讀出，電壓正負方向和通過控制電箱上的開關任意切換，壓電 陶瓷的伸長量可通過邁克爾遜干涉儀圓環改變的數量計算得出，簡單有效、測量精度高、具 有通用性且易于使用的優點。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0012] 圖中：
[0013] 1、激光器 2、擴束鏡 3、分束器
[0014] 4、固定反射鏡 5、補償器 6、移動反光鏡
[0015] 7、壓電陶瓷 8、控制電箱 9、觀察屏
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖對本實用新型做詳細說明。
[0017] 如圖1本實用新型的結構示意圖所示，本實用新型提供一種測量壓電陶瓷伸縮特 性的實驗裝置，包括邁克爾遜干涉儀，所述的邁克爾遜干涉儀包括依次設置的激光器1、擴 束鏡2、分束器3、補償器5、移動反射鏡6和壓電陶瓷7,所述壓電陶瓷7 -端與移動反射鏡 6連接，所述壓電陶瓷7兩端通過導線接有控制電箱8 ;還包括與分束器3處于同一縱向軸 線上的固定反射鏡4和觀察屏9,所述固定反射鏡4和觀察屏9分別設置在分束器3的上方 和下方。
[0018] 所述控制電箱8上還設置有電壓調節旋鈕，電壓數顯表頭，電壓正負方向切換開 關。
[0019] 所述激光器1為單模氦氖激光器。所述激光器1、擴束鏡2、分束器3、補償器5和 移動反射鏡6中心位于同一橫向軸線上的。
[0020] 所述的分束器3和補償器5與水平軸線呈45度角，所述移動反射鏡6豎直設置。 所述的分束器3和補償器5是兩個平行、厚度相同的光學玻璃。
[0021] 本實例的工作過程：本實用新型提供一種測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，具 體實施中，由激光器1產生的激光光束，經過擴束鏡2變成發散光束，光束經過分束器3分 光，一束打到固定反射鏡4上，一束經過補償器5打到移動反光鏡6上。兩束分別經過固定 反射鏡4和移動反光鏡6反射的光，再次經過分束器3,在觀察屏9上形成干涉圓環。通過 控制電箱8,改變加載在壓電陶瓷7上的電壓，壓電陶瓷7在電場的作用下伸長，推動移動 反光鏡6隨著壓電陶瓷7的伸長在光路方向上移動，改變邁克爾遜干涉儀兩干涉臂的光程 差，在觀察屏9上形成數量為N的若干干涉圓環，從而來計量壓電陶瓷的伸縮量。
[0022] 使用本實用新型提供一種測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置時，所述控制電箱8 可控制加載在壓電陶瓷7兩端的電壓，其電壓在0~150V內穩定連續可變，其帶有數顯表 頭顯示實時電壓；所述控制電箱帶有切換開關，可切換加載在壓電陶瓷兩端的電壓的正負 方向。通過控制電箱8改變加載在壓電陶瓷7上的電壓V，在觀察屏9上形成數量為N的 若干干涉圓環。通過邁克爾遜干涉儀原理可知，壓電陶瓷伸長量：
『公式al = dE，可得到壓電陶瓷的壓電系數
其中λ為氦氖激光器的波長，L為壓電陶 瓷的長度。另外，通過改變加載在壓電陶瓷7上的電壓V，測量對應的伸長量AL，可以得到 壓電陶瓷伸長量AL和加載電壓V的對應曲線圖。
[0023] 以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的 較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作 的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。
【主權項】
1. 一種測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，包括邁克爾遜干涉儀，其特征在于：所述 的邁克爾遜干涉儀包括依次設置的激光器（1)、擴束鏡（2)、分束器（3)、補償器（5)、移動 反射鏡（6)和壓電陶瓷（7)，所述壓電陶瓷（7) -端與移動反射鏡（6)連接，所述壓電陶瓷 (7)兩端通過導線接有控制電箱⑶；還包括與分束器（3)處于同一縱向軸線上的固定反射 鏡⑷和觀察屏（9)，所述固定反射鏡⑷和觀察屏（9)分別設置在分束器（3)的上方和下 方。2. 根據權利要求1所述的測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，其特征在于：所述控制 電箱（8)上還設置有電壓調節旋鈕，電壓數顯表頭，電壓正負方向切換開關。3. 根據權利要求1所述的測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，其特征在于：所述激光 器（1)為單模氦氖激光器。4. 根據權利要求1所述的測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，其特征在于：所述激光 器（1)、擴束鏡（2)、分束器（3)、補償器（5)和移動反射鏡（6)中心位于同一橫向軸線上的。5. 根據權利要求1所述的測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，其特征在于：所述的分 束器（3)和補償器（5)與水平軸線呈45度角，所述移動反射鏡（6)豎直設置。6. 根據權利要求1所述的測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，其特征在于：所述的分 束器（3)和補償器（5)是兩個平行、厚度相同的光學玻璃。
【專利摘要】本實用新型提供一種測量壓電陶瓷伸縮特性的實驗裝置，包括邁克爾遜干涉儀，所述的邁克爾遜干涉儀包括依次設置的激光器、擴束鏡、分束器、補償器、移動反射鏡和壓電陶瓷，所述壓電陶瓷一端與移動反射鏡連接，所述壓電陶瓷兩端通過導線接有控制電箱；還包括與分束器處于同一縱向軸線上的固定反射鏡和觀察屏，所述固定反射鏡和觀察屏分別設置在分束器的上方和下方。本實用新型的有益效果是能夠方便的改變施加在壓電陶瓷兩端的電壓，進而改變壓電陶瓷的電場強度，能夠精確的測量壓電陶瓷微小的伸長量。
【IPC分類】G01R29/22
【公開號】CN205176151
【申請號】CN201520721411
【發明人】張姝, 張甫順
【申請人】天津港東科技發展股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年9月17日