Устройство для измерения параметров пьезоэлектрических материалов методом резонанса-антирезонанса
Союз Советскик
Социалистииеских
Республик
Ф C /б=,: —. (51)М. Кд.2 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230577 (21) 2489509/18-23 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет— Опубликовано 050380. Бюллетень N 9 Н 01 L 41/22 Н 03 Н 3/02 G 01 R 29/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 315, .621.317 (088.8) Дата опубликования описания 080380 (72) Авторы изобретения N,М.Мазур и Е.Ф.Токарев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ РЕЗОНАНСА-АНТИРЕЗОНАНСА Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться при измерении параметров пьезоэлектрических материалов. Наиболее близким к изобретению .является устройство для измерения параметров пьезоэлектрических материалов, содержащее измерительный П-образный четырехполюсник в посР 1О ледовательную ветвь которого с помощью пружинящих токоподводящих контактов включен измеряемый образец с нанесенными на его грани пленочными .электродами, перестраиваемый генератор синусоидальных колебаний и частотомер, включенные параллельно. входной цепи П-образного четырехполюсника,и вольтметр, включенный параллельно его выходной цепи (1) . Недостатком известного устройства 2О является низкая точность измерений. Цель изобретения — увеличение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что измеряемый пьезоэлектрический образец размещен внутри плоского конденсатора с минимальными зазорами в вырезах обкладок заподлицо с ними так, что боковые поверхности пьезоэлектрического образца параллельны 30 зле ктри чес кому полю конденсатор а, 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 внешними обкладками конденсатора при этом электроды каждогo кольца соединены с 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 следующие основные элементы: генератор 1 синусоидальных колебаний перестраиваемой частоты, вольтметр 2, частотомер 3, входную цепь 4 измерительного П-Обр аз ного четырехполю сник а, выходную ветвь 5 четырехполюсника, сопротивление Р которой выбирается из УсловиЯ R< Х ве Я9„,, где Х е„ входное сопротивление вольтметра 2 и его входного кабеля 6 на частоте измерений, à q« — динамическое сопротивление образца 7 на частоте измерений; плоский конденсатор 8, 720578 подключенный параллельно входной ветви 4 четыре хполюсни ка, в вырезах н обкладках которого заподлицо с ними,уст анонлен и эмер яемый образец 7 так, что боковые поверхности образца 7 параллельны полю конденсатора 8,. промежуточные кольцеобразные плоские электроды 9 конденсатора В, соединенные с входной ветвью 4 четырехполюсника через делительные сопротинле/ ния й,, шунтирующий выключатель 10, иэменяющий сопротивление R выходной ветви 5 четырехполюсника. Плоский конденсатор 8 может быть выполнен н виде набора разъемных кОлец 11 из диэлектрика с нанесенны- f5 ми на них тонкими электродами 9, устанонленных между внешними обкладками 8„ Составные элемечты конден=-атора склеень1 н неподвижный блок а и подвижный б, 20 Устройство работает следующим образом. изменяя выходную частоту генера— тора 1 при максимуме и минимуме пок аз аний вол ьт метр а 2 определяют Д частоты, соответствующие минимуму и максИмуму полного импеданса образ— ца 7. По измеренным частотам определяют соответствующие параметры пьезоэлектрического материала образца,> константу, упругости, электромехани— ческой связи и при известной диэ>тектрической проницаемости материала образца-пьезомодуль. При этом вследствие размещения образца 7 в поле плоского конденсатора 8 с минимальными зазорами н нырезах обкладок заподлицо с ними так, что боконнге понерхности образца 7 параллельны гголю конденсатора В, нключенногс параллельно входной ветви 4 чети- 4О рехполюсника, исключается рассеяние электрического поля = боковых граней образца 7, вследствие чего увеличивается точность измерений. Равенство направлений поля кснден- q5 сатора В и поля образца 7 обеспечено размещением образца н конденсаторе с минимальными зазорами в вырезах обкладок заподлицо с ними так, что боковые поверхности образца параллельны полю конденсатора, Установка образца 7 н конденсаторе 8 в соответствии с этими требованиями облегчается тем, что нсе средние кольца 9,10 конденсатора выполнены разрезными. После установки образца 7 н конденсаторе 8 выдвижной блок полуколец а состыковывают с полукольцами основного блока б . Включение конденсатора 8 параллельно входной ветви 4 четьгрехполюс- 69 ника обеспечивает минимальную величину емкости, включенной параллельно образцу 7, что особенно существенно .при измерении образцов с малой собственной емкостью. 65 Выбор сопроти нлени я R выходной ветви 5 четырехполюсника из условия Й .с Х, Р,,„обеспечивает достаточное равенство пол я конденсатора и поля образца по амплитуде и фазе. Изменение величины R с учетом значения R „, „при максимуме и гм нимуме импеданса образца и соотношения я<с х << осуществляется шунтирующ м выключателем 10 . Наличие тонких r:ðoìåõóòo÷íûõ кольцеобр аз ных электродов 9, уст ановленных между ннешними обкладками конденсатора 8 и соединенных с входной ветвью 4 четырехполюсника через делительные сопротивления R,, позно— ляет при минимальных размерах (диаметре1 конденсатора получать однородное поле н области размещения образца и исключить нлияние на результаты измерений внешних =-лементон конструкции устройства. Минимальный диаметр конденсатора 8 для образцов конкрет— ной геометрии мож но подо брат ь э кспериментально, добинаясь того, чтобы емкость образца 7, измеренная н конденсаторе 8, совпадала с его расчетной емкостью для случая рассеяния поля с боковых гра;ей образца . Предлагаемое устройство позволяет увеличить точность измерений параметров пьезоматериалон, а также проводить измерения на. образцах,на которых из-за большого рассеяния электрического поля с боковых граней .-.змерения были вообще невозможны„ Формула изобретения 1. Устройство дт.",я измерения пара— :;=тров пьезоэлектрических материалон методом резонанса-антирезонанса, содержащее измерительный П-образный четырехполюсник, н ггоследовательную ветвь которо-о включен измеряемый пьезоэлектрический образец с нанесенными на ex o -торцовые грани пленочными электродами, перестраинаемый. генератор синусоидальных колебзагзий и частотомер, включенные параллельно входной цепи П-образного четырех-полюсника, и вольтметр, B".. ÷þ÷åíííé параллельно его выходной цепи, о гл и ч а ю щ е е с я тем, что с целью увеличения точности измерения, измеряемый пьезоэлектрический образец размещен внутри плс свагo конденсатора с минимальными зазорами в вирезах обкладок заподлица - ними так, что боковые поверхности пьезоэлектрического образца параллельны электрическому полю конденсатора, при этом конденсатор включен параллельно входной цепи П-образного четырехполюсника. 2. Устройство rro n.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что конденсатор выполнен в виде набора плоских 720578 Щ/е / Составитель В. Банков Редактор И.Гохфельд Техред Э.Чужик Корректор И.Муска Зак аз 10 234/42 Тираж 844 Подпи сное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5 Филиал ППП Патент, r.Óæãoðaä, ул.Проектная, 4 раэрезных колец иэ диэлектрика с нанесенными на них электродами, установленных между внешними обкладками конденсатора, при этом электроды каждого кольца соединены с входной целью П-образного четырехполюсника через соответствующий делительный резистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сухов Л.В. и др. Измерение параметров пьезоэлектрических изделий. Обзоры по электронной технике, серия: Радиокомпоненты, 1970, вып, 3, стр. 17 (прототип) .
