薄膜+塊體+粉末+夾具精密壓電系數D33測試儀

ZJ-6型壓電測試儀（準靜態d33/d31(+d15)測量儀）

目前我們國家對材料測試越來越重視，很多單位及科研院校對產品甄別出現很大問題，但是真正測試材料需要選擇一款精準可靠的測試產品，這樣對自己的測試成果及研究會帶來很大的作用,對我們的生產帶來極大的指導性作用。

關鍵詞:壓電,陶瓷材料,高分子         

一、產品介紹：

    ZJ-6型壓電測試儀（準靜態d33/d31(+d15)測量儀）是為測量壓電材料的d₃₃常數而設計的專用儀器，它可用來測量具有大壓電常數的壓電陶瓷，小壓電常數的壓電單晶及壓電高分子材料。此外，也可測量任意取向壓電單晶以及某些壓電器件的等效壓電d₃₃/d₁₅常數，儀器測量范圍寬，分辨率細，可靠性高，操作簡單，對試樣大小及形狀無特殊要求，圓片、圓環、圓管、方塊、長條、柱形及半球殼等均可測量，測量結果和極性在三位半數字面板表上直接顯示。

ZJ-6型壓電測試儀（準靜態d33/d31(+d15)測量儀）的d₃₃測量上限被擴大到8000pC/N，不僅可用來測量普通的壓電陶瓷材料，還可用來測量具有大壓電常數的新型壓電單晶的d₃₃常數，如PZN-PT91/9壓電單晶(d₃₃可達3000pC/N左右或更高)

ZJ-6型壓電測試儀（準靜態d33/d31(+d15)測量儀）帶有測量d₃₁壓電常數的配件，利用它可以測量徑向極化園管和長方棒形壓電元件的橫向壓電常數d₃₁。

    ZJ-6型壓電測試儀（準靜態d33/d31(+d15)測量儀）如配合切向加力適配器（選配件）還可以測量壓電元件的切向壓電常數d₁₅ (d₁₅測量的量程、準確度和分辯率同d₃₃)。

本儀器是從事壓電材料及壓電元件生產、應用與研究部門的儀器。

二、主要應用領域：無損檢測超聲檢測，醫療超聲檢測，航空航天，石油天然器，汽車物聯網，，工業，消費者程序等。

二、產品主要功能：

測量壓電材料的d₃₁常數

測量具有大壓電常數的壓電陶瓷

測量小壓電常數的壓電單晶及壓電高分子材料   

測量任意取向壓電單晶以及某些壓電器件的等效壓電d’₃₃常數

測量壓電元件的切向壓電常數d₁₅

三、主要技術指標:

d33/d15：量程:×1 檔:20 至 8000pC/N；×0.1檔:2至200pC/N

×1檔:±2%±1至3 (pC/N)，當d33 在200至8000pC/N

×0.1 檔: =±2%±1至3 (0.1pC/N)，當d33 在20至200pC/N

±5%±1至3 (0.1pC/N)，當 d₃₃ 在2至20pC/N

計量標定標準樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時間：2-3年（評判壓電測試儀準確性能的重要依據之一）

提供壓電薄膜標準片：20*20MM

電壓保護：放電保護功能  

D31塊體夾具，D15塊體夾具，D15圓管夾具，D31塊體夾具，薄膜拉伸夾具（新增功能）,共面電極功能（新增）

±5%±1個數字，當d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個數字，(當d33在10到200pC/N)
±5%±1個數字，當d33在10到20pC/N。
分辨率： ×1擋：1 pC/N；    ×0.1擋：0.1 pC/N。

頻率：110HZ

交變力：0.25N
尺寸：施力裝置：Φ110×140mm；儀器本體：240×200×80mm。
重量：施力裝置：約4公斤；   
儀器本體：2公斤。
電源：220伏，50赫，20瓦。

壓電陶瓷因其可實現機械能與電能之間的雙向轉換，被廣泛應用于能量采集器、換能器、機器人等領域。隨著3D打印等增材制造技術的發展，傳統加工難以實現的復雜幾何結構逐步成為可能。本文綜述了壓電陶瓷器件中幾何形狀對能量轉換性能的影響，涵蓋多層結構、彎曲器、螺旋體、殼體、拓撲優化結構及超材料等多種典型設計。為新型壓電器件的設計與制造提供參考。

壓電陶瓷簡介

壓電效應是機械能和電能的耦合，壓電材料在眾多關鍵技術中發揮著重要作用。其正向壓電效應廣泛應用于各類傳感器、超聲設備和能量采集器中；而逆向壓電效應則常用于高精度驅動器及高功率超聲系統。目前，壓電陶瓷市場估值約為20億美元，主要由含鉛陶瓷（如PZT）主導。與單晶材料相比，陶瓷具有更高的可加工性，能夠較容易地制備成多種復雜形狀，因此成為壓電材料研究與應用的核心方向。

壓電設備架構圖

壓電陶瓷形狀的設計

雖然壓電陶瓷長期以來一直以傳統設計的形式使用，例如圓盤、平板、環和管，但制造方法的進步使得具有復雜形狀以及電極和極化網絡的非傳統壓電陶瓷成為可能。

壓電元件的形狀會影響其振動模式，進而影響機電耦合因子的解析表達式，如下圖。長寬比與標準要求不同的壓電元件將產生多種振動模式的重疊響應。這使得在表征材料參數時阻抗譜的解釋變得復雜，并且需要進行額外的數據分析，尤其是當這些元件用作設備中的傳感器時。

幾種諧振模式的機電耦合系數，其中 t 為厚度，d 為直徑，L 為其他尺寸，P 為極化方向

壓電元件的幾何形狀會顯著影響其耦合系數類型與大小。例如，相比板狀或柱狀結構，薄圓盤在相同方向上的耦合系數較低。形狀由圓盤向柱或棒的轉變能夠增強縱向響應。長寬比的變化也會對測得的電荷系數（如 d??）產生影響。實驗中測得的“有效"d??值可能與材料固有的d??不同。例如，Barzegar 等發現 PZT 薄圓盤的 d??值普遍降低約 30%。Stewart 等進一步發現，薄圓盤中的厚度效應使得軟 PZT 的 d??值降低，而硬 PZT 的值則升高。

此外，形狀相關的另一個關鍵因素是曲率。彎曲結構中，由 d?? 分量引起的位移在邊緣處更顯著，并且壓電正應力所產生的彎矩在曲面結構中明顯大于直線結構，從而進一步增強了壓電響應。