PVDF压电薄膜静态法压电常数d31的测量装置及其测量方法

摘要

PVDF压电薄膜静态法压电常数d31的测量装置及其测量方法，涉及压电薄膜压电常数测量技术领域，特别是涉及一种PVDF压电薄膜静态法压电常数d31的测量装置及其测量方法。包括底座、固定端夹头、移动端夹头、力传感器、传动部、电荷测量部，底座包括底板和固定板，固定板固定在底板，固定板设置有固定端夹头；底板设置有传动部；力传感器设置有移动端夹头；传动部的螺纹杆设置在固定板上和传动器上；滑杆设置在固定板上和传动器上；综合控制器控制连接力传感器和传动器；电荷放大器连接PVDF压电薄膜，电荷放大器连接电压表。本发明具有可以测量PVDF压电薄膜的横向压电常数d31，测量方便，精准可靠的积极效果。

说明书

技术领域

本发明涉及压电薄膜压电常数测量技术领域，特别是涉及一种PVDF压电薄膜静态法压电常数d

背景技术

压电薄膜被广泛应用于声学、医疗、交通等诸多领域。在使用压电薄膜的过程中，经常需要对压电常数d

发明内容

本发明的目的在于提供一种PVDF压电薄膜静态法压电常数d

本发明所提供的PVDF压电薄膜静态法压电常数d

进一步，所述固定端夹头包括第一连接柱、固定端前夹板、固定端后夹板和第一控制阀，所述第一连接柱的一端固定在固定板上，第一连接柱的另一端前侧活动设置有固定端前夹板，第一连接柱的另一端设置有固定端后夹板；所述固定端前夹板的前侧设置有第一控制阀，第一控制阀控制连接固定端前夹板。

进一步，所述移动端夹头包括第二连接柱、移动端前夹板、移动端后夹板、第二控制阀，所述第二连接柱的一端固定在力传感器上，第二连接柱的另一端前侧活动设置有移动端前夹板，第二连接柱的另一端后侧设置有移动端后夹板；所述移动端前夹板的前侧设置有第二控制阀，第二控制阀控制连接移动端前夹板。

进一步，所述PVDF压电薄膜印刷导电油墨或贴铜箔，形成PVDF压电薄膜的第一电极和第二电极，电荷放大器连通第一电极和第二电极。

进一步，所述固定端前夹板、固定端后夹板、移动端前夹板和移动端后夹板均设置有绝缘橡胶。

本发明所提供的PVDF压电薄膜静态法压电常数d

步骤1，将待测的PVDF压电薄膜剪裁成小片张，并在上印刷导电油墨或贴铜箔，形成PVDF压电薄膜的第一电极和第二电极，制成待测PVDF压电薄膜样品，并计算待测PVDF压电薄膜样品电荷收集区域面积A和PVDF压电薄膜的有效截面区域面积S；

步骤2，将步骤1的待测PVDF压电薄膜样品的两端分别使用固定端夹头和移动端夹头固定住；电荷放大器连通第一电极和第二电极；

步骤3，在综合控制器上设置力值F，按启动按钮，力传感器和传动器开始工作，滑块在滑杆和螺纹杆的作用下，移动端夹头向远离固定端夹头的方向移动；当力传感器测得力值达到设定值后，传动器即停止工作；

步骤4，手动关闭第二控制阀开关，此时第二控制阀停止工作，使待测PVDF压电薄膜样品脱离移动端夹头；此时电压表会显示F突然消失所产生的电压信号，当F消失的瞬间，电压表上出现电压信号即为有效，记录下电荷放大器显示的电荷量Q；

步骤5，通过公式d

其中，Q为电荷量；A为PVDF薄膜电荷收集区域面积；F为施加的力；S为PVDF薄膜的有效截面区域面积。

进一步，所述步骤2中，启动第一控制阀开关，第一控制阀打开固定端前夹板，将步骤1的PVDF压电薄膜的左端固定在固定端前夹板和固定端后夹板之间，关闭第一控制阀开关，第一控制阀会使固定端前夹板和固定端后夹板夹紧待测PVDF压电薄膜样品左端；启动第二控制阀开关，第二控制阀打开移动端前夹板，启动综合控制器，通过综合控制器上的手动进和手动退按钮移动移动端夹头，调节移动端夹头和待测PVDF压电薄膜样品右端的相对位置，使移动端夹头可以恰当的夹住待测PVDF压电薄膜样品右端，关闭第二控制阀开关，第二控制阀会使移动端前夹板和移动端后夹板夹紧待测PVDF压电薄膜样品右端；将步骤1的PVDF压电薄膜的右端固定在移动端前夹板32和移动端后夹板33之间。

进一步，所述步骤3中，通过综合控制器上的手动进和手动退按钮移动移动端夹头，使固定端夹头和移动端夹头将待测PVDF压电薄膜样品固定住；然后，综合控制器上设置力值F，按启动按钮，移动端夹头向远离固定端夹头的方向移动。

进一步，所述PVDF压电薄膜的拉伸方向通常记为1方向，在压电薄膜面内垂直于1方向的为2方向，压电薄膜的厚度方向为3方向；压电常数d

即

其中d

公式（1）进一步化简得到：

其中，Q为电荷量；A为PVDF薄膜电荷收集区域面积；F为施加的力；S为PVDF薄膜的有效截面区域面积。

进一步，将所述的PVDF压电薄膜静态法压电常数d

本发明所提供的PVDF压电薄膜静态法压电常数d

附图说明

附图部分公开了本发明具体实施例，其中，

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的滑块的结构示意图；

图3是本发明的电荷测量部和PVDF压电薄膜的连接示意图；

图4是本发明的PVDF压电薄膜的拉伸方向图；

图5是本发明的使用状态图；

附图标记：1、底座；11、底板；12、固定板；2、固定端夹头；21、第一连接柱；22、固定端前夹板；23、固定端后夹板；24、第一控制阀；25、第一控制阀开关；3、移动端夹头；31、第二连接柱；32、移动端前夹板；33、移动端后夹板；34、第二控制阀；35、第二控制阀开关；4、力传感器；5、传动部；51、滑块；52、滑杆；53、螺纹杆；54、传动器；55、综合控制器；56、轴承；6、电荷测量部；61、电荷放大器；62、电压表；7、PVDF压电薄膜；71、第一电极；72、第二电极。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明所提供的PVDF压电薄膜静态法压电常数d

实施例1：

如图5所示，本发明在使用时，首先，将待测的PVDF压电薄膜7剪裁成小片张，并在上印刷导电油墨或贴铜箔，形成PVDF压电薄膜的第一电极71和第二电极72，制成待测PVDF压电薄膜样品，并计算待测PVDF压电薄膜样品PVDF压电薄膜电荷收集区域面积A和PVDF压电薄膜的有效截面区域面积S。然后，将待测PVDF压电薄膜样品的两端分别使用固定端夹头2和移动端夹头3固定住；电荷放大器61连通第一电极71和第二电极72。之后，在综合控制器上设置力值F，按启动按钮，力传感器4和传动器54开始工作，滑块51在滑杆52和螺纹杆53的作用下，移动端夹头3向远离固定端夹头2的方向移动；当力传感器4测得力值达到设定值后，传动器54即停止工作。再后，手动关闭第二控制阀开关35，此时第二控制阀34停止工作，使待测PVDF压电薄膜样品脱离移动端夹头3；此时电压表62会显示F突然消失所产生的电压信号，当F消失的瞬间，不出现电压信号即为无效；当F消失的瞬间，电压表上出现电压信号即为有效，记录下电荷放大器61显示的电荷量Q；最后，通过公式d

上述固定端夹头2包括第一连接柱21、固定端前夹板22、固定端后夹板23和第一控制阀24，第一连接柱21的一端固定在固定板12上，第一连接柱21的另一端前侧活动设置有固定端前夹板22，第一连接柱21的另一端设置有固定端后夹板23；固定端前夹板22的前侧设置有第一控制阀24，第一控制阀24控制连接固定端前夹板22。启动第一控制阀开关25，第一控制阀24打开固定端前夹板22，将步骤1的PVDF压电薄膜的左端固定在固定端前夹板22和固定端后夹板23之间。

上述移动端夹头3包括第二连接柱31、移动端前夹板32、移动端后夹板33、第二控制阀34，第二连接柱31的一端固定在力传感器4上，第二连接柱31的另一端前侧活动设置有移动端前夹板32，第二连接柱31的另一端后侧设置有移动端后夹板33；移动端前夹板32的前侧设置有第二控制阀34，第二控制阀34控制连接移动端前夹板32。启动第二控制阀开关35，第二控制阀34打开移动端前夹板32，将步骤1的PVDF压电薄膜的右端固定在移动端前夹板32和移动端后夹板33之间。

上述固定端前夹板22、固定端后夹板23、移动端前夹板32和移动端后夹板33均设置有绝缘橡胶，避免测量误差，提高测量准确度。

实施例2：

如图3所示，PVDF压电薄膜7印刷导电油墨或贴铜箔，形成PVDF压电薄膜的第一电极71和第二电极72，电荷放大器61连通第一电极71和第二电极72。电荷放大器61的输入端连接PVDF压电薄膜7，电荷放大器61的输出端连接电压表62。将待测PVDF压电薄膜7裁成小片张。在PVDF压电薄膜7的两侧印刷导电油墨或贴铜箔，形成PVDF压电薄膜的第一电极71和第二电极72。形成PVDF压电薄膜的第一电极71和第二电极72的大小一致，相对的贴在或印刷在PVDF压电薄膜的两侧，并保证与外电路连接的电极接头的引出方向与PVDF压电薄膜的2方向一致，制成待测PVDF压电薄膜样品。计算待测PVDF压电薄膜样品的电荷收集区域面积A，PVDF压电薄膜的有效截面区域面积S。

实施例3：

本发明所提供的PVDF压电薄膜静态法压电常数d

步骤1，将待测的PVDF压电薄膜7剪裁成小片张，并在上印刷导电油墨或贴铜箔，形成PVDF压电薄膜的第一电极71和第二电极72，制成待测PVDF压电薄膜样品，并计算待测PVDF压电薄膜样品电荷收集区域面积A和PVDF压电薄膜的有效截面区域面积S。

步骤2，将步骤1的待测PVDF压电薄膜样品的两端分别使用固定端夹头2和移动端夹头3固定住。启动第一控制阀开关25，第一控制阀24打开固定端前夹板22，将步骤1的PVDF压电薄膜的左端固定在固定端前夹板22和固定端后夹板23之间，关闭第一控制阀开关25，第一控制阀24会使固定端前夹板22和固定端后夹板23夹紧待测PVDF压电薄膜样品左端；启动第二控制阀开关35，第二控制阀34打开移动端前夹板32，启动综合控制器55，通过综合控制器55上的手动进和手动退按钮移动移动端夹头3，调节移动端夹头3和待测PVDF压电薄膜样品右端的相对位置，使移动端夹头3可以恰当的夹住待测PVDF压电薄膜样品右端，关闭第二控制阀开关35，第二控制阀34会使移动端前夹板32和移动端后夹板33夹紧待测PVDF压电薄膜样品右端；将步骤1的PVDF压电薄膜的右端固定在移动端前夹板32和移动端后夹板33之间。电荷放大器61连通第一电极71和第二电极72。

步骤3，通过综合控制器55上的手动进和手动退按钮移动移动端夹头3，使固定端夹头2和移动端夹头3将待测PVDF压电薄膜样品固定住；然后，综合控制器上设置力值F，力传感器4和传动器54开始工作，滑块51在滑杆52和螺纹杆53的作用下，将移动端夹头3向远离固定端夹头2的方向移动；当力传感器4测得力值达到设定值后，传动器54即停止工作。

步骤4，手动关闭第二控制阀开关35，此时第二控制阀停止34工作，使待测PVDF压电薄膜样品脱离移动端夹头3；此时电压表62会显示F突然消失所产生的电压信号，当F消失的瞬间，不出现电压信号即为无效；当F消失的瞬间，电压表上出现电压信号即为有效，记录下电荷放大器61显示的电荷量Q。

步骤5，通过公式d

PVDF压电薄膜的拉伸方向通常记为1方向，在压电薄膜面内垂直于1方向的为2方向，压电薄膜的厚度方向为3方向；压电常数d

即

其中d

公式1进一步化简得到：

其中，Q为电荷量；A为PVDF薄膜电荷收集区域面积；F为施加的力；S为PVDF薄膜的有效截面区域面积。

将PVDF压电薄膜静态法压电常数d