Устройство для измерения параметров пьезоэлектрических материалов методом резонанса-антирезонанса

Союз Советскик Социалистииеских Республик(23) Приоритет -Опубликовано 050380, Бюллетень М 9 9 Н 01 1 41/22 Н 03 Н 3/02 С 01 В 29/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 080380(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ РЕЗОНАНСА-АНТИРЕЗОНАНСА Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться приизмерении параметров пьезоэлектрических материалов.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для измеренияпараметров пьезоэлектрических материалов, содержащее измерительныйП-образный четырехполюсник в посР1 Оледовательную ветвь которого с помощью пружинящих токоподводящих контактов включен измеряемый образецс нанесенными на его грани пленочными .электродами, перестр аи ваемыйгенератор синусоидальных колебаний15и частотомер, включенные параллельно.входной цепи П-образного четырехполюсника,и вольтметр, включенныйпараллельно его выходной цепи (11 .Недостатком известного устройства 2 Оявляется низкая точность измерений.Цель изобретения - увеличениеточности измерений,Поставленная цель достигается тем,что измеряемый пьезоэлектрическийобразец размещен внутри плоского конденсатора с минимальными зазорами ввырезах обкладок заподлицо с нимитак, что боковые поверхности пьезоэлектрического образца параллельны 30 электрическому полю конденсатора,при этом конденсатор включен параллельно входной ветви П-образного четырехполюсника.Конденсатор выполнен в виде набора плоских разрезных колец из диэлек -трика с нанесенными на них электродами, установленных между внешнимиобкладками конденсатора при этомэлектроды каждого кольца соединеныс входной цепью П-образного четырехполюсника через соответствующий делительный резистор,На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг,2 - плоский конденсатор.Схема включает в себя следующиеосновные элементы: генератор 1 синусоидальных колебаний перестраиваемой частоты, вольтметр 2, частотомер 3, входную цепь 4 измерительного П-образного четырехполюсника,выходную ветвь 5 четырехполюсника,сопротивление Р которой выбираетсяиз условия Й халве(йгде Х свходное сопротивление вольтметоа2 и его входного кабеля 6 на частотеизмерений, а й, - динамическоесопротивление образца 7 на частотеизмерений; плоский конденсатор 8, 720578подключенный параллельно входной ветви 4 четыре хполюсника, в вырезах в обкладках которого заподлицо с ними, установлен измеряемый образец 7 так, что боковые поверхности образца 7 параллельны полю конденсатора 8,. промежуточные кольцеобразные плоские электроды 9 конденсатора 8, соединенные с входной ветвью 4 четырехполюсника через делительные сопротивле/ния й шунтирующий выключатель 10, иэменяющий сопротивление Й выходной ветви 5 четырехполюсника. Плоский конденсатор 8 может бытьвыполнен н виде набора разъемныхкОлец 11 из диэлектрика с нанесенными на них тонкими электродами 9,устанонленных между внешними обкладками 8 Составные элемечты конденсатора склеены н чеподвижный блока и подвижный б,Устройство работает следующимобразом.изменяя выходную частоту генератора 1 при максимуме и минимумепоказаний вольтметра 2 определяютчастоты, соответствующие минимумуи максимуму полного импеданса образ -ца 7, По измеренным частотам определяют соответствующие параметрыпьезоэлектрического материала образца,константу. упругости, электромехани -ческой связи и при известной диз;тектрической проницаемости материалаобразца-пьезомодуль, При этом вследствие размещения образца 7 в полеплоского конденсатора 8 с минимальными зазорами в нырезах обкладокзаподлицо с ними так, что боковыепонерхности образца 7 параллельныгголю конденсатора 8, включенногспараллельно входной ветви 4 четнрехполюсника, исключается рассеяниеэлектрического поля : боковых гранейобразца 7, вследствие чего увеличивается точность измерений.Равенство направлений поля конденсатора 8 и поля образца 7 обеспеченоразмещением образца в конденсаторес минимальными зазорами в вырезахобкладок заподлицо с ними так, чтобоковые поверхности образца параллельны полю конденсатора, Установкаобразца 7 в конденсаторе 8 в соответствии с этими требованиями облегчается тем, что все средние кольца 9,10конденсатора выполнены разрезными.После установки образца 7 н конденса.торе 8 выдвижной блок полуколеца состыковывают с полукольцамиосновного блока б,Включение конденсатора 8 параллельно входной ветви 4 четырехполюсника обеспечивает минимальную величину емкости, включенной параллельнообразцу 7, что особенно существенно.при измерении образцов с малой собственной емкостью. Выбор сопротивления 1 Выходной ветви 5 четырехполюсника из условия ДХ,Р, обеспечивает достаточное равенство поля конденсатора и поля образца по амплитуде и фазе.Изменение величины й с учетом значения йпри максимуме и минимуме импеданса образца и соотношенияо "уществляется щунтирующм выкттючателем 10.Наличие тонких г:ромежуточных кольцеобразных электродов 9, установленных между ннешними обкладками конденсатора 8 и соединенных с входной ветвью 4 четырехполюсника через делительные сопротивления й, , позволяет при минимальных размерах (диаметре 1 конденсатора получать однородное поле в области размещения образца и исключить нлияние на результаты измерений внешних элементов конструкции устройства. Минимальный диаметр конденсатора 8 для образцов конкрет - ной геометрии можно подобрать экспериментально, добинаясь того, чтобы емкость образца 7, измеренная н конденсаторе 8, совпадала с его расчетной емкостью для случая рассеяния поля с боковых граней образца.Предлагаемое устройство позволяет увеличить точность измерений параметров пьезоматериалов, а также проводить измерения на образцах,на которых из-за большого рассеяния электрического поля с боковых граней измерения были вообще невозможныФормула изобретения1. Устройство для измерения пара - ветров пьезоэлектрических материалон методом резонанса-антирезонанса, содержащее измерительный П-образный четырехполюсник, н ггоследовательную ветвь которого включен измеряемый пьезоэлектрический образец с нанесенными на его торцовые грани пленочными электродам, перестраинаемый генератор синусоидальных колебзаг 1 ий и частотомер, включенные параллельно входной цепи П-образного четырех-. полюсника, и вольтметр, включенный параллельно его выходной цепи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что с целью увеличения точности измерения измеряемый пьезоэлектрический образец размещен внутри плохого конденсатора с минимальными зазорами в вирезах обкладок заподлицо с ними так, что боковые поверхности пьезоэлектрического образца параллельны электрическому полю конденсатора, при этом конденсатор включен параллельно входной цепи П-образного четыоехполюсника.2, Устройство пс п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что конденсатор выполнен в виде набора плоских720578 Составитель В,Банковедактор И.Гохфельд Техред Э.Чужик Коррект ска 10234/42 Тираж 844 ПодпиЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб.,д,4/5 а илиал ППППатент, г.ужгород, ул.Проектная раэрезных колец иэ диэлектрика снанесенными на них электродами, установленных между внешними обкладками конденсатора, при этом электроды каждого кольца соединены свходной целью П-образного четырехполюсника через соответствующий делительный резистор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сухов Л,В. и др, Измерение параметров пьезоэлектрических изделий.Обзоры по электронной технике,серия: Радиокомпоненты, 1970, вып,3, стр.17 (прототип).