一种高温压电测量装置的制作方法

1.本发明涉及压电测量技术领域，尤其涉及一种高温压电测量装置。


背景技术：

2.压电材料的温度稳定性是决定压电传感器、驱动器和换能器等关键 压电器件在高温服役环境下工作可靠性和使用寿命的关键因素。
3.为了提高压电材料和器件在高温环境下工作的稳定性和可靠性，需 要开展压电材料的压电性能随温度的演变行为和规律，但是，目前的压 电性能测试皆是室温环境下进行，导致测量参数局限在常温环境下，缺 少在高温下测试压电材料的压电性能随温度的演变行为和规律的装置。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种高温压电测量装置，解决现有技术中缺 少在高温下测试压电材料的压电性能随温度的演变行为和规律的装置的 技术问题。
5.为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种高温压电测量装 置，其特征在于，包括：
6.支撑组件；
7.施力组件，所述施力组件连接于所述支撑组件，用于给测试样品施 加交变力；
8.压紧组件，所述压紧组件连接于所述支撑组件，用于将所述测试样 品压紧于所述施力组件的施力端；
9.加热组件，所述加热组件用于给测试样品加热。
10.进一步的，所述高温压电测量装置还包括第一连接组件和第二连接 组件，所述第一连接组件连接于所述施力组件的施力端，所述压紧组件 连接于所述第二连接组件，用于驱使所述压紧组件将所述测试样品压紧 于所述第一连接组件，所述加热组件可滑动套设于所述第一连接组件和 第二连接组件。
11.进一步的，所述高温压电测量装置还包括直线移动组件，所述直线 移动组件固定于所述支撑组件且其输出轴连接于所述加热组件，用于驱 动所述加热组件相对所述第一连接组件滑动。
12.进一步的，所述施力组件包括激振器，所述激振器固定于所述支撑 组件，所述激振器的施力端可输出交变力。
13.进一步的，所述施力组件还包括第一支架、至少一个第一导轨、至 少一个第一滑块及第二支架，所述第一支架固定于所述支撑组件，所述 第一导轨连接于所述第一支架，所述第一滑块可滑动连接于所述第一导 轨，所述第二支架分别连接于所述第一滑块和所述激振器的施力端，所 述第一连接组件连接于所述第二支架。
14.进一步的，所述施力组件还包括第一压力传感器，所述第一压力传 感器分别连接于所述激振器的施力端和所述第二支架。
15.进一步的，所述第一连接组件包括第一散热管和第一电极，所述第 一散热管的一端连接于所述第二支架，所述第一电极设置于所述第一散 热管远离所述第二支架的一端并可拆卸连接于所述第一散热管，所述第 二连接组件包括第二散热管和第二电极，所述第二散热管设置于所述第 一散热管的上方且其一端连接于所述压紧组件，所述第二电极设置于所 述第一散热管与所述第二散热管之间并可拆卸连接于所述第二散热管。
16.进一步的，所述第一连接组件还包括多个第一散热片，多个所述第 一散热片沿所述第一散热管的轴向间隔设置，所述第一散热片相对所述 第一散热管开设有贯穿孔，所述第一散热片经所述贯穿孔固定套设于所 述第一散热管。
17.进一步的，所述加热组件包括炉膛、加热件及罩体，所述炉膛可滑 动套设于所述第一连接组件和所述第二连接组件，所述加热件套设于所 述炉膛，所述罩体罩设于所述加热件。
18.进一步的，所述加热组件还包括拖盘、第一炉膛盖、第二炉膛盖及 多个固定件，所述拖盘可滑动套设于第一连接组件和第二连接组件并连 接于所述炉膛和所述罩体，所述拖盘沿轴向开设有多个螺纹孔，所述第 一炉膛盖内置于所述罩体，所述第一炉膛盖相对所述炉膛开设有第一通 孔，所述第一炉膛盖相对所述螺纹孔开设有多个第二通孔，所述第二通 孔与所述螺纹孔一一对应设置，所述第一炉膛盖经所述第一通孔套设于 所述炉膛并设置于所述加热件的底部，所述第二炉膛盖内置于所述罩体， 所述第二炉膛盖相对所述炉膛开设有第三通孔，所述第二炉膛盖相对所 述第二通孔开设有多个第四通孔，所述第四通孔与所述第二通孔一一对 应设置，所述第二炉膛盖经所述第三通孔套设于所述炉膛并设置于所述 加热件的顶部，所述固定件包括螺杆和第一螺母、第二螺母，所述螺杆 的一端可转动穿过第四通孔、第二通孔并螺纹连接于所述螺纹孔，所述 第一螺母螺纹连接于所述螺杆并设置于所述拖盘与所述第一炉膛盖之 间，所述第二螺母螺纹连接于所述螺杆并设置于所述第二炉膛盖远离所 述第一炉膛盖的一侧。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：对待测试的样品进行测 试时，通过压紧组件将测试样品压紧于所述施力组件，通过施力组件给 测试样品施加交变力，通过加热组件给测试样品加热，可以测试压电材 料的压电性能随温度的演变行为和规律。
附图说明
20.图1是本发明所述高温压电测量装置隐藏壳体后的结构示意图；
21.图2是图1中a处的局部放大示意图；
22.图3是本发明所述高温压电测量装置的立体图；
23.图4是本发明所述高温压电测量装置隐藏壳体后的立体图；
24.图5是本发明所述高温压电测量装置隐藏壳体后另一视角的结构示 意图；
25.图6是沿图5中b—b线的剖视图；
26.图7是图6中c处的局部放大示意图；
27.图8是图6中d处的局部放大示意图；
28.图9是图6中e处的局部放大示意图；
29.图10是本发明所述高温压电测量装置中第二支撑板、加热组件及直 线移动组件的立体图；
30.图11是本发明所述高温压电测量装置中炉膛、加热件、拖盘、第一 炉膛盖、第二炉膛盖、固定件及第二固定块的立体图。
具体实施方式
31.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本 申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用 于限定本发明的范围。
32.本发明提供了一种高温压电测量装置，如图1和图3所示，包括支 撑组件1、施力组件2、压紧组件3及加热组件4，支撑组件1包括壳体 11、底板12、顶板13、第一支撑板14、第二支撑板15及第三支撑板16， 壳体11的内部空心，壳体11的外壁合围形成有一容纳孔17，底板12内 置于壳体11并连接于壳体11的底部内壁，顶板13内置于壳体11并设 置于底板12的上方，顶板13与底板12相互平行设置，第一支撑板14、 第二支撑板15、第三支撑板16相互平行并设置于底板12与顶板13之间， 第一支撑板14、第二支撑板15、第三支撑板16的两端分别连接于底板 12和顶板13。
33.施力组件2连接于支撑组件1，用于给测试样品施加交变力。
34.施力组件2包括激振器21，激振器21固定于支撑组件1并设置于第 一支撑板14与第二支撑板15之间，激振器21的施力端可输出交变力。
35.其中，激振器21为现有技术，在本申请中不做过多阐述。
36.通过设置激振器21，激振器21可以输出低频交变力用于测试。
37.如图2所示，于本实施例中，施力组件2还包括第一支架22、至少 一个第一导轨23、至少一个第一滑块24及第二支架25，第一支架22固 定于支撑组件1并设置于第一支撑板14与第二支撑板15之间，第一导 轨23连接于第一支架22并与第一支撑板14相互平行设置，第一滑块24 可滑动连接于第一导轨23，第二支架25分别连接于第一滑块24和激振 器21的施力端。
38.其中，第一支架22呈u形，第一支架22的两端连接于底板12。
39.其中，第一导轨23的数量为两个，两个第一导轨23分别设置于激 振器21的两侧，第一滑块24与第一导轨23一一对应设置，相对应的第 一滑块24的数量也为两个。
40.于本实施例中，施力组件2还包括第一压力传感器26，第一压力传 感器26分别连接于激振器21的施力端和第二支架25。
41.通过设置第一压力传感器26，以实时检测激振器21所产生的力。
42.压紧组件3连接于支撑组件1，用于将测试样品压紧于施力组件2的 施力端。
43.如图4、6、8所示，于本实施例中，压紧组件3包括第三支架31、 第一电机32、第一带轮33、第二带轮34、皮带35、第一丝杆36、第一 滑动螺母37及第一滑动件38，第三支架31设置于顶板13的上方并连接 于顶板13，第一电机32固定于第三支架31，第一丝杆36可转动穿过顶 板13可第三支架31，第一带轮33固定套设于第一电机32的输出轴，第 二带轮34固定套设于第一丝杆36，皮带35分别套设于第一带轮33和第 二带轮34，第一滑动螺母37螺纹连接于第一丝杆36，第一滑动件38沿 第一丝杆36的轴向可滑动连接于第一滑动螺母37。
44.通过设置第三支架31、第一电机32、第一带轮33、第二带轮34、 皮带35、第一丝杆36、第一滑动螺母37及第一滑动件38，第一电机32 的转动即可实现第一滑动螺母37的上下滑动，通过上下移动的第一滑动 螺母37，可以施加给测试样品压紧力，且通过皮带35的方
式进行传动， 可以避免激振器21输出的低频交变力经第一丝杆36传递给第一电机32， 起到隔绝振动的作用。
45.其中，顶板13的顶部开设有两个滑槽，两个滑槽相互平行且间隔设 置，第一滑动件38包括两个滑动板381、第一连接块382、第二连接块 383，滑动板381与滑槽一一对应设置，滑动板381可滑动穿过滑槽，第 一连接块382和第二连接块383分别设置于滑动板381的两端并分别连 接于滑动板381，第一连接块382和第二连接块383分别设置于顶板13 的两端，且第一连接块382设置于第二连接块383的上方并连接于第一 滑动螺母37。
46.通过将滑动板381可滑动穿过顶板13并使得第一连接块382和第二 连接块383分别固定于滑动板381的两侧，能限制滑动板381的可滑动 的距离，避免滑动板381向下滑动的距离过多。
47.压紧组件3还包括第二滑动件39，第二滑动件39包括两个第二导轨 391和两个第二滑块392，两个第二导轨391设置于滑动板381的两侧， 第二滑块392与第二导轨391一一对应设置，第二滑块392可滑动连接 于第二导轨391并连接于滑动板381和第一连接块382。
48.通过设置第二滑动件39，可以对滑动板381的滑动起到导向的作用， 可以减小滑动板381与滑槽之间的摩擦力。
49.于本实施例中，高温压电测量装置还包括第一连接组件5和第二连 接组件6，第一连接组件5连接于施力组件2的施力端，压紧组件3连接 于第二连接组件6，用于驱使压紧组件3将测试样品压紧于第一连接组件 5。
50.其中，第一连接组件5连接于第二支架25。
51.如图7所示，于本实施例中，第一连接组件5包括第一散热管51和 第一电极52，第一散热管51的一端连接于第二支架25，第一电极52设 置于第一散热管51远离第二支架25的一端并可拆卸连接于第一散热管 51，第二连接组件6包括第二散热管61和第二电极62，第二散热管61 设置于第一散热管51的上方且其一端连接于压紧组件3，第二电极62设 置于第一散热管51与第二散热管61之间并可拆卸连接于第二散热管61。
52.通过设置第一散热管51和第二散热管61，能对第一电极52和第二 电极62进行散热，将第一电极52和第二电极62的热量导出，能延长第 一电极52和第二电极62的寿命。
53.于本实施例中，第一连接组件5还包括多个第一散热片53，多个第 一散热片53沿第一散热管51的轴向间隔设置，第一散热片53相对第一 散热管51开设有贯穿孔，第一散热片53经贯穿孔固定套设于第一散热 管51。
54.其中，第一散热片53的数量可以根据需要进行设置，第一散热片53 与第一散热管51一体成型。
55.通过设置第一散热片53，并将第一散热片53套设于第一散热管51， 能有助于第一电极52和第一散热管51散热，且第一散热片53能阻挡外 界空气进入加热组件4内，能维持加热组件4内的温度恒定。
56.其中，第一连接组件5还包括端盖54、第一绝缘片55、第二绝缘片 56及连接螺母57，端盖54通过螺钉可拆卸连接于第一散热管51的另一 端，端盖54沿第一散热管51的轴向开设有依次连通的第一固定孔、第 二固定孔及第三固定孔，第二固定孔的内径小于第一固定孔和第三固定 孔的内径，第一电极52呈阶梯轴状，第一电极52的小径段沿轴向开设 有外螺纹并可转动穿过第一固定孔、第二固定孔及第三固定孔，第一电 极52的大经段设置于
端盖54的上方，第一绝缘片55套设于第一电极52 的小径端且其两端分别抵接于第一固定孔的底部内壁和第一电极52的大 径端，第二绝缘片56套设于第一电极52的小径端且其一端抵接于第三 固定孔的底部内壁，连接螺母57螺纹连接于第一电极52的小径端并抵 接于第二绝缘片56的另一端。
57.通过设置端盖54、第一绝缘片55、第二绝缘片56及连接螺母57， 实现了在振动的第一散热管51上安装第一电极52，能将第一电极52固 定于第一散热管51，当有需要时，可以将第一电极52拆下进行更换。
58.其中，第二散热管61靠近第一散热管51的一端的内壁沿轴向开设 有内螺纹，第二电极62呈阶梯轴状，第二电极62的小径段的外壁开设 有外螺纹，第二电极62的小径段螺纹连接于第二散热管61靠近第一散 热管51的一端。
59.通过将第二电极62的小径段螺纹连接于第二散热管61，能将第二电 极62从第二散热管61上取下，便于更换第二电极62。
60.于本实施例中，第二连接组件6还包括多个第二散热片63，多个第 二散热片63沿第二散热管61的轴向间隔设置，第二散热片63相对第二 散热管61开设有贯穿孔，第二散热片63经贯穿孔固定套设于第二散热 管61。
61.其中，第二散热片63的数量可以根据需要进行设置，第二散热片63 与第二散热管61一体成型。
62.于本实施例中，第二连接组件6还包括第二压力传感器64，第二压 力传感器64设置于第二散热管61与压紧组件3之间，第二散热管61通 过压紧组件3与压紧组件3相连通。
63.其中，第二压力传感器64设置于第二散热管61与第二连接块383 之间，且第二压力传感器64分别连接于第二散热管61和第二连接块383。
64.压紧组件3施加给待测试的样品压紧力时，通过设置第二压力传感 器64，可以得知压紧组件3施加给待测试的样品的压力，控制压紧组件 3施加给待测试的样品一个恒定的压力值，然后启动激振器21，通过激 振器21给待测试的材料施加交变力。
65.加热组件4用于给测试样品加热。
66.于本实施例中，加热组件4可滑动套设于第一连接组件5和第二连 接组件6。
67.于本实施例中，加热组件4包括炉膛41、加热件42及罩体43，炉 膛41可滑动套设于第一连接组件5和第二连接组件6，加热件42套设于 炉膛41，罩体43罩设于加热件42。
68.通过设置炉膛41，通过加热件42对炉膛41进行加热，通过炉膛41 间接对测试样品进行加热，避免了测试样品受热不均匀，通过将测试样 品套设于第一散热片53和第二散热片63，使得炉膛41的内径大于第一 散热管51和第二散热管61，避免滑动炉膛41时炉膛41接触测试样品。
69.其中，炉膛41可滑动套设于第一散热片53和第二散热片63。
70.其中，罩体43相对第一散热片53和第二散热片63开设有第一安装 孔。
71.其中，加热件42可以是电热丝、ptc陶瓷、氮化硅加热片、ptc陶 瓷片等，于本实施例中，加热件42为呈筒状设置的电热丝，但加热件42 的材质不限定于此。
72.如图11所示，于本实施例中，加热组件4还包括拖盘44、第一炉膛 盖45、第二炉膛盖46及多个固定件47，拖盘44可滑动套设于第一连接 组件5和第二连接组件6并连接于炉膛41和罩体43，拖盘44沿轴向开 设有多个螺纹孔，第一炉膛盖45内置于罩体43，第一炉膛
盖45相对炉 膛41开设有第一通孔，第一炉膛盖45相对螺纹孔开设有多个第二通孔， 第二通孔与螺纹孔一一对应设置，第一炉膛盖45经第一通孔套设于炉膛 41并设置于加热件42的底部，第二炉膛盖46内置于罩体43，第二炉膛 盖46相对炉膛41开设有第三通孔，第二炉膛盖46相对第二通孔开设有 多个第四通孔，第四通孔与第二通孔一一对应设置，第二炉膛盖46经第 三通孔套设于炉膛41并设置于加热件42的顶部，固定件47包括螺杆471 和第一螺母472、第二螺母473，螺杆471的一端可转动穿过第四通孔、 第二通孔并螺纹连接于螺纹孔，第一螺母472螺纹连接于螺杆471并设 置于拖盘44与第一炉膛盖45之间，第二螺母473螺纹连接于螺杆471 并设置于第二炉膛盖46远离第一炉膛盖45的一侧。
73.通过设置固定件47，可以将加热件42固定在拖盘44上，通过设置 第一炉膛盖45和第二炉膛盖46，能有效将加热件42于其它的部件隔离， 避免高温的加热件42直接接触其它的部件，能有效减少热量的流失。
74.于本实施例中，高温压电测量装置还包括直线移动组件7，直线移动 组件7固定于支撑组件1且其输出轴连接于加热组件4，用于驱动加热组 件4相对第一连接组件5滑动。
75.如图9和图10所示，于本实施例中，第二支撑板15的中部开设有 滑动孔，滑动孔沿第一散热管51的轴向设置，直线移动组件7包括第二 电机71、第二丝杆72、第二滑动螺母73、导向件74及第二固定块75， 第二电机71设置于第三支撑板16和第二支撑板15之间并连接于第二支 撑板15，第二丝杆72连接于第二电机71的输出轴并与第一散热管51相 互平行设置，第二滑动螺母73螺纹连接于第二丝杆72，导向件74包括 导向杆741、两个第一固定块742、滑套743，导向杆741设置于第一支 撑板14和第二支撑板15之间并与第一散热管51相互平行设置，两个第 一固定块742分别设置于导向杆741的两端并分别连接于导向杆741，滑 套743可滑动套设于导向杆741，第二固定块75可滑动穿过滑动孔，第 二固定块75相对第二滑动螺母73开设有第二安装孔，第二固定块75相 对滑套743开设有第三安装孔，第二固定块75经第二安装孔和第三安装 孔分别固定套设于第二滑动螺母73和滑套743。
76.于本实施例中，直线移动组件7还包括导电块76、至少一个接线柱 77、至少一个铜针78，导电块76相对导向杆741开设有第三安装孔，导 电块76经第三安装孔套设于导电块76并连接于第二支撑板15，第三安 装孔的内径大于导向杆741的外径，接线柱77连接于导电块76，铜针 78相对接线柱77设置并连接于第二固定块75，当铜针78抵接于接线柱 77时，第二电机71断电，此时加热组件4刚好把测试样品罩在中间位置。
77.其中，接线柱77的数量可以为一个、两个、三个、四个等，于本实 施例中，接线柱77的数量为四个，四个接线柱77呈矩阵设置，铜针78 与接线柱77一一对应设置，相对应的，铜针78的数量为四个，但接线 柱77和铜针78的数量不限定于此。
78.本发明的具体工作流程：将测试样品送入容纳孔17并设置于第一电 极52的大径段，然后启动第一电机32，第一电机32带动第一带轮33转 动，第一带轮33通过皮带35带动第二带轮34转动，第二带轮34电动 第一丝杆36转动，第一滑动螺母37沿第一丝杆36的轴向移动，第一滑 动螺母37电动第一滑动件38、第二散热管61及第二电极62向靠近测试 样品的方向移动，直至第二电极62将测试样品压紧在第一电极52上， 然后关闭第一电机32，并启动第二电机71，第二电机71的输出轴电动 第二丝杆72转动，第二滑动螺母73沿第二丝杆72的轴向移动，第二滑 动螺母73带动第二固定块75沿导向杆741的导向移动，第二固定块75 带动加热组件4沿第一散热管51的轴向移动，直至炉膛41和加热件42 罩设于第一散热
片53、测试样品及第二散热片63，然后启动激振器21， 激振器21输出纵向的低频交变力，低频交变力经第一压力传感器26、第 二支架25及第一散热管51传递给测试样品，施加给测试样品低频交变 力，启动加热件42，加热件42升温，通过加热件42对炉膛41内的测试 样品进行升温，可以测试压电材料的压电性能随温度的演变行为和规律。
79.实验完成后，控制加热件42停止加热，通过直线移动组件7控制加 热组件4向上移动，启动第一电机32，使得第二散热管61和第二电极 62向上移动，此时即可将测试样品从容纳孔17内取出，然后可以开始下 一次测试。
80.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围 并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。