一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于物理实验仪器技术领域，尤其是涉及一种测量压电陶瓷伸缩特性的实 验装置。
【背景技术】
[0002] 压电陶瓷是一种新型微位移材料，具有体积小重量轻等特点，在光学、机械制造、 生物工程、机器人等技术领域得到了广泛应用。压电陶瓷的逆压电效应让压电陶瓷在电场 的作用下产生应变，应变的大小和电场的大小成正比。用公式可描述为：s = dE其中d为 压电系数，E为电场强度，s为压电陶瓷的应变，在测量压电陶瓷的位移特性时，压电陶瓷的 伸长量AL就是压电陶瓷的应变，所以有AL = ClE压电陶瓷特性和性能指标直接影响了机 械结构和控制系统的设计。现阶段，关于压电陶瓷动态频率响应的测试装置过于复杂且实 现困难，测试精度不高，且对传感器响应速度要求苛刻，制造成本高。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术方法上的不足，本发明目的是提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实 验装置，能够方便的改变施加在压电陶瓷两端的电压，进而改变压电陶瓷的电场强度，能够 精确的测量压电陶瓷微小的伸长量。
[0004] 本发明的技术方案是：一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，包括迈克尔逊干 涉仪，所述的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器、扩束镜、分束器、补偿器、移动反射镜 和压电陶瓷，所述压电陶瓷一端与移动反射镜连接，所述压电陶瓷两端通过导线接有控制 电箱；还包括与分光器处于同一纵向轴线上的固定反射镜和观察屏，所述固定反射镜和观 察屏分别设置在分光器的上方和下方。
[0005] 进一步，所述控制电箱上还设置有电压调节旋钮，电压数显表头，电压正负方向切 换开关。
[0006] 进一步，所述激光器为单模氦氖激光器。
[0007] 进一步，所述激光器、扩束镜、分束器、补偿器和移动反射镜中心位于同一横向轴 线上的。
[0008] 进一步，所述的分束器和补偿器与水平轴线呈45度角，所述移动反射镜竖直设 置。
[0009] 进一步，所述的分束器和补偿器是两个平行、厚度相同的光学玻璃。
[0010] 本发明具有的优点和积极效果是：本发明的效果是提供了一种简单方便的测量压 电陶瓷伸缩特性的实验装置，加载在压电陶瓷两端的电压可通过控制电箱改变，电压值可 通过数显表头方便读出，电压正负方向和通过控制电箱上的开关任意切换，压电陶瓷的伸 长量可通过迈克尔逊干涉仪圆环改变的数量计算得出，简单有效、测量精度高、具有通用性 且易于使用的优点。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明的结构示意图。
[0012] 图中：
[0013] 1、激光器 2、扩束镜 3、分束器
[0014] 4、固定反射镜 5、补偿器 6、移动反光镜
[0015] 7、压电陶瓷 8、控制电箱 9、观察屏
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明做详细说明。
[0017] 如图1本发明的结构示意图所示，本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验 装置，包括迈克尔逊干涉仪，所述的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器1、扩束镜2、分 束器3、补偿器5、移动反射镜6和压电陶瓷7,所述压电陶瓷7 -端与移动反射镜6连接，所 述压电陶瓷7两端通过导线接有控制电箱8 ;还包括与分光器3处于同一纵向轴线上的固 定反射镜4和观察屏9,所述固定反射镜4和观察屏9分别设置在分光器3的上方和下方。
[0018] 所述控制电箱8上还设置有电压调节旋钮，电压数显表头，电压正负方向切换开 关。
[0019] 所述激光器1为单模氦氖激光器。所述激光器1、扩束镜2、分束器3、补偿器5和 移动反射镜6中心位于同一横向轴线上的。
[0020] 所述的分束器3和补偿器5与水平轴线呈45度角，所述移动反射镜6竖直设置。 所述的分束器3和补偿器5是两个平行、厚度相同的光学玻璃。
[0021] 本实例的工作过程：本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，具体实 施中，由激光器1产生的激光光束，经过扩束镜2变成发散光束，光束经过分束器3分光，一 束打到固定反射镜4上，一束经过补偿器5打到移动反光镜6上。两束分别经过固定反射 镜4和移动反光镜6反射的光，再次经过分束器3,在观察屏9上形成干涉圆环。通过控制 电箱8,改变加载在压电陶瓷7上的电压，压电陶瓷7在电场的作用下伸长，推动移动反光镜 6随着压电陶瓷7的伸长在光路方向上移动，改变迈克尔逊干涉仪两干涉臂的光程差，在观 察屏9上形成数量为N的若干干涉圆环，从而来计量压电陶瓷的伸缩量。
[0022] 使用本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置时，所述控制电箱8可控 制加载在压电陶瓷7两端的电压，其电压在0~150V内稳定连续可变，其带有数显表头显 示实时电压；所述控制电箱带有切换开关，可切换加载在压电陶瓷两端的电压的正负方向。 通过控制电箱8改变加载在压电陶瓷7上的电压V，在观察屏9上形成数量为N的若干干涉 ATJ 圆环。通过迈克尔逊干涉仪原理可知，压电陶瓷伸长量：结合公式AL = dE，可得 到压电陶瓷的压电系数4 = 其中λ为氦氖激光器的波长，L为压电陶瓷的长 Z L· ZL 度。另外，通过改变加载在压电陶瓷7上的电压V，测量对应的伸长量AL，可以得到压电陶 瓷伸长量AL和加载电压V的对应曲线图。
[0023] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，包括迈克尔逊干涉仪，其特征在于：所述 的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器（1)、扩束镜（2)、分束器（3)、补偿器（5)、移动 反射镜（6)和压电陶瓷（7)，所述压电陶瓷（7) -端与移动反射镜（6)连接，所述压电陶瓷 (7)两端通过导线接有控制电箱⑶；还包括与分光器（3)处于同一纵向轴线上的固定反射 镜⑷和观察屏（9)，所述固定反射镜⑷和观察屏（9)分别设置在分光器（3)的上方和下 方。2. 根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述控制 电箱（8)上还设置有电压调节旋钮，电压数显表头，电压正负方向切换开关。3. 根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述激光 器（1)为单模氦氖激光器。4. 根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述激光 器（1)、扩束镜（2)、分束器（3)、补偿器（5)和移动反射镜（6)中心位于同一横向轴线上的。5. 根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述的分 束器（3)和补偿器（5)与水平轴线呈45度角，所述移动反射镜（6)竖直设置。6. 根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述的分 束器（3)和补偿器（5)是两个平行、厚度相同的光学玻璃。
【专利摘要】本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，包括迈克尔逊干涉仪，所述的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器、扩束镜、分束器、补偿器、移动反射镜和压电陶瓷，所述压电陶瓷一端与移动反射镜连接，所述压电陶瓷两端通过导线接有控制电箱；还包括与分光器处于同一纵向轴线上的固定反射镜和观察屏，所述固定反射镜和观察屏分别设置在分光器的上方和下方。本发明的有益效果是能够方便的改变施加在压电陶瓷两端的电压，进而改变压电陶瓷的电场强度，能够精确的测量压电陶瓷微小的伸长量。
【IPC分类】G01R29/22
【公开号】CN105092988
【申请号】CN201510594845
【发明人】张姝, 张甫顺
【申请人】天津港东科技发展股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月17日