压电陶瓷振动的干涉测量实验报告

实验六压电式传感器测振动实验
一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。

二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电陶瓷片等组成。

（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。

双线示波器。

四、实验步骤：
1、压电传感器已装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的低频输入源插孔。

图7-1 压电式传感器性能实验接线图
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，见图7-1，屏蔽线接地。

将压电传感器实验模板电路输出端V01（如增益不够大则V01接入IC2, V02接入低通滤波器）接入低通滤波器输入端V I，低通滤波器输出V0与示波器相连。

4、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率与幅度旋扭使振动台振动，观察示波器波形。

5、改变低频振荡器频率，观察输出波形变化。

实验六物镜焦距、截距的测定一、实验目的掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法二、实验内容掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截距、物方焦距和截距。

三、实验原理测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、（即放大率法）测量范围大，测量精度高，相对误差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1－1图1－1其中O是平行光管物镜，L是被测透镜，y是位于平行光管物镜焦平面经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测上的一对刻线的间隔距离。

y透镜L后，在它的焦平面上得到y的像y`。

这种方法的原理就是通过测量像y`的大小，然后计算出被测透镜的焦距。

从图1－1看出下面两个关系式：用作图成像的方法很容易得出：w = w`，因此可以得到即：（1－1）这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f0` 是平行光管物镜的焦距，是已知的。

Y0是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先已知的。

Y`是这对刻线y0经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y`的大小，那么就很容易用公式（1－1）计算出被测透镜的焦距f `。

利用本公式及方法，可以测量正负透镜、望远物镜、照相物镜、放映物镜，各种目镜的焦距。

应当注意要正确选择测量显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。

如测负焦距系统使要选择长工作距的显微物镜。

这是因显微物镜的倍率不同，故（1－1）式变化如下（1－2）式中：β――――――测量显微镜放大倍数四、实验设备焦距仪、待测物镜（照相物镜、照相物镜、显微物镜）图1－2 焦距仪结构示意图图1－3 玻罗板1.平行光管2.透镜夹持器3.测微目镜测量焦距用的焦距仪如图1－2所示，它包括一个平行光管、一个透镜夹持器、一个带有目镜的读数显微镜和把它们连在一起的一根带有长度刻尺的导轨组成1．平行光管常用的平行光管物镜的焦距有550mm、1000mm和2000mm等。

压电陶瓷特性实验报告压电陶瓷特性实验报告引言压电陶瓷是一种能够在外力作用下产生电荷的材料，具有广泛的应用领域。

本实验旨在研究压电陶瓷的特性，包括压电效应、介电特性和机械特性等方面。

通过实验，我们可以更深入地了解压电陶瓷的性能和应用潜力。

实验一：压电效应在这个实验中，我们使用了一块压电陶瓷片和一台压电仪器。

首先，我们将压电陶瓷片固定在仪器上，并施加一定的压力。

随后，我们观察到仪器上显示的电压值随着施加的压力而变化。

这说明压电陶瓷具有压电效应，即在外力作用下会产生电荷。

实验二：介电特性为了研究压电陶瓷的介电特性，我们使用了一台电容测试仪。

首先，我们将压电陶瓷片固定在测试仪上，并连接电源。

随后，我们通过改变电源的电压，观察到测试仪上显示的电容值的变化。

这表明压电陶瓷在电场作用下会发生介电极化，导致电容值的变化。

实验三：机械特性在这个实验中，我们使用了一台拉伸试验机。

我们将压电陶瓷片固定在试验机上，并施加一定的拉伸力。

通过改变施加的力大小，我们观察到压电陶瓷片的形变情况。

同时，我们还测量了形变量与施加力的关系。

结果显示，压电陶瓷具有良好的机械特性，能够在外力作用下发生可逆的形变。

实验四：应用潜力通过以上实验的结果，我们可以看出压电陶瓷具有多种特性，具备广泛的应用潜力。

例如，在传感器领域，压电陶瓷可以用于测量压力、温度和加速度等参数。

此外，在声学领域，压电陶瓷可以用于扬声器和麦克风等设备。

还有一些其他领域，如医疗、能源和通信等，也可以应用压电陶瓷技术。

结论通过本次实验，我们深入了解了压电陶瓷的特性。

压电效应、介电特性和机械特性是压电陶瓷的重要特性，为其在多个领域的应用提供了基础。

压电陶瓷的应用潜力巨大，可以为现代科技的发展做出重要贡献。

我们相信，在进一步研究和技术创新的推动下，压电陶瓷将在未来得到更广泛的应用。

摘要：通过对压电陶瓷器件进行阻抗测试可得到压电振子等效电路模型参数与谐振频率。

通过对压电陶瓷器件电容值、温度稳定性、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析后可知：压电陶瓷器件电特性符合一般电容器特点，所用连接线材在较低频率下寄生电容不明显，在常温下工作较稳定，厚度较厚的产品绝缘性和可靠性指标较好。

关键词：压电陶瓷；等效电路模型；电特性；可靠性0 引言压电陶瓷(Piezoelectric Ceramics，PZT)受到微小外力作用时，能把机械能变成电能，当加上电压时，又会把电能变成机械能。

它通常由几种氧化物或碳酸盐在烧结过程中发生固相反应而形成，其制造工艺与普通的电子陶瓷相似。

与其他压电材料相比，具有化学性质稳定，易于掺杂、方便塑形的特点[1]，已被广泛应用到与人们生活息息相关的许多领域,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。

利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热释电性可制作人体红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存贮，显示或开关用的电控光特性器件。

通过物理或化学方法制备的PZT、PLZT等铁电薄膜，在电光器件、非挥发性铁电存储器件等有重要用途[2-5]。

为了保护生态环境，欧盟成员国已规定自2006年7月1日起，所有在欧盟市场上出售的电子电气产品设备全部禁止使用铅、水银、镉、六价铬等物质。

我国对生态环境的保护也是相当重视的。

因此，近年来对无铅压电陶瓷进行了重点发展和开发。

但无铅压电陶瓷性能相对于PZT陶瓷来说，总体性能还是不足以与PZT陶瓷相比。

因此，当前乃至今后一段时间内压电陶瓷首选仍将是以PZT为基的陶瓷。

本文将应用逆压电效应以压电陶瓷蜂鸣片为例进行阻抗测试、电容值、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析。

1 测量参数和实验方法依据目前我国现有的关于压电陶瓷材料的测试标准主要有以下：GB/T 3389-2008 压电陶瓷材料性能测试方法GB/T 6427-1999 压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法GB/T 16304-1996 压电陶瓷电场应变特性测试方法GB 11387-89 压电陶瓷材料静态弯曲强度试验方法GB 11320-89 压电陶瓷材料性能方法（低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试）GB 11312-89 压电陶瓷材料和压电晶体声表面波性能测试方法GB 11310-89 压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试压电陶瓷蜂鸣片由一块两面印刷有电极的压电陶瓷板和一块金属板（黄铜或不锈钢等）组成。

项目编号0912011411自然科学√项目分类社会科学中国海洋大学本科生研究发展计划（OUC-SRDP）项目研究报告项目名称：钛酸铋钠基无铅压电陶瓷材料的溶胶-凝胶法制备及电性能研究负责人：杜乘风所在学院：材料科学与工程研究院专业年级：2007级材料化学指导教师: 戴金辉起止年月：2009 年06 月至2010 年04 月1.文献综述1.1 压电陶瓷压电铁电陶瓷是功能陶瓷中应用广泛的一类，铁电性应用在存储器、记忆器等领域、压电性应用在换能器、驱动器、声表面波器件等领域，热释电应用在探测器、报警器、焦平面列阵等领域，介电应用在电容器、传感器等领域。

包括电容器陶瓷在内的压电铁电陶瓷，其世界市场份额占整个功能陶瓷的三分之一。

压电陶瓷，是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，即是一种具有压电效应的材料。

在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。

电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。

用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁，对塑料甚至金属进行加工。

压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。

地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。

压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。

这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。

压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，但基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。

谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。

第31卷第3期 红外与激光工程 2002年6月Vol.31No.3 Infrared and Laser Engineering J un.2002用干涉法测量压电陶瓷的动态频率响应特性3吴新民1,2,陈进榜1,朱日宏1,程丽君1,王　青1,朱应时2(1.南京理工大学电光学院,江苏南京　210094;2.中国科学院长春光所,吉林长春　130022) 摘要:理论分析了用干涉法测量压电陶瓷的动态频率响应特性的方法,建立了由泰曼2格林干涉仪和光电转换测量系统组成的实验装置,只要电源允许,测量的频率可以达到5kHz。

实验结果表明,测量方法简便可行,易于实现,测量范围大、误差小。

关　键　词: 干涉;　压电陶瓷;　动态频率响应中图分类号:TB32 文献标识码:A 文章编号:100722276(2002)0320257204Measuring the dynamic frequency response ofpiezoelectric ceramic by interference method3WU Xin2min1,2,CHEN Jin2bang1,ZHU Ri2hong,CHEN G Li2jun1,WAN G Qing1,ZHU Y ing2shi2(1.Institute of Electric Engineering&Photoelectric Technology,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing210094,China;2.Institute of Changchun Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Science,Changchun130022,China)Abstract:New method of measuring dynamic frequency response of piezoelectric ceramic with in2 terference is put forward.The theoretical analysis and experimental method are discussed and the ex2perimental set2up is established.The system consists of a Twyman2Green interferometer and a photo2electric conversion and measuring system.It allows operation frequency up to5kHz.The experimentalresults show that the method is simple,easy to achieve,and can be used to measure the dynamic fre2quency response property of piezoelectric ceramic in wide range with high precision.K ey w ords: Interference;　Piezoelectric ceramic;　Dynamic frequency response 收稿日期:2001208201;　修订日期:2001212206基金项目:国防科工委“九五”计量测试资助项目(J181999B001)作者简介:吴新民(19662),男,安徽太湖县人,博士研究生,主要从事光学干涉测试和光学设计等方面的研究。

压电式传感器测振动检测分析
压电陶瓷的工作原理与石英晶体的工作原理有何区别？
石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。

压电陶瓷是一种多晶铁电体。

原始的压电陶瓷材料并不具有压电性，必须在一定温度下做极化处理，才能使其呈现出压电性。

所谓极化，就是以强电场使“电畴”规则排列，而电畴在极化电场除去后基本保持不变，留下了很强的剩余极化。

调试过程及结果分析：
1、将压电传感器装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1 （如果增益不够大，需接可变增益放大器：V o1，接R6，V02接低通滤波器）接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

4、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

5、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

6、用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形。

第31卷第3期 红外与激光工程 2002年6月Vol.31No.3 Infrared and Laser Engineering J un.2002用干涉法测量压电陶瓷的动态频率响应特性3吴新民1,2,陈进榜1,朱日宏1,程丽君1,王　青1,朱应时2(1.南京理工大学电光学院,江苏南京　210094;2.中国科学院长春光所,吉林长春　130022) 摘要:理论分析了用干涉法测量压电陶瓷的动态频率响应特性的方法,建立了由泰曼2格林干涉仪和光电转换测量系统组成的实验装置,只要电源允许,测量的频率可以达到5kHz。

实验结果表明,测量方法简便可行,易于实现,测量范围大、误差小。

关　键　词: 干涉;　压电陶瓷;　动态频率响应中图分类号:TB32 文献标识码:A 文章编号:100722276(2002)0320257204Measuring the dynamic frequency response ofpiezoelectric ceramic by interference method3WU Xin2min1,2,CHEN Jin2bang1,ZHU Ri2hong,CHEN G Li2jun1,WAN G Qing1,ZHU Y ing2shi2(1.Institute of Electric Engineering&Photoelectric Technology,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing210094,China;2.Institute of Changchun Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Science,Changchun130022,China)Abstract:New method of measuring dynamic frequency response of piezoelectric ceramic with in2 terference is put forward.The theoretical analysis and experimental method are discussed and the ex2perimental set2up is established.The system consists of a Twyman2Green interferometer and a photo2electric conversion and measuring system.It allows operation frequency up to5kHz.The experimentalresults show that the method is simple,easy to achieve,and can be used to measure the dynamic fre2quency response property of piezoelectric ceramic in wide range with high precision.K ey w ords: Interference;　Piezoelectric ceramic;　Dynamic frequency response 收稿日期:2001208201;　修订日期:2001212206基金项目:国防科工委“九五”计量测试资助项目(J181999B001)作者简介:吴新民(19662),男,安徽太湖县人,博士研究生,主要从事光学干涉测试和光学设计等方面的研究。

一、实压电陶瓷振动的干涉测量实验报告验目的与实验仪器1.实验目的1了解压电陶瓷的性能参数；2了解电容测微仪的工作原理,掌握电容测微仪的标定方法；3、掌握压电陶瓷微位移测量方法.2.实验仪器压电陶瓷材料一端装有激光反射镜,可在迈克尔逊干涉仪中充当反射镜、光学防震平台、半导体激光器、双踪示波器、分束镜、反射镜、二维可调扩束镜、白屏、驱动电源、光电探头、信号线等.二、实验原理1. 压电效应压电陶瓷是一种多晶体,它的压电性可由晶体的压电性来解释.晶体在机械力作用下,总的电偶极矩极化发生变化,从而呈现压电现象,因此压电陶瓷的压电性与极化、形变等有密切关系.1 正压电效应：压电晶体在外力作用下发生形变时,正、负电荷中心发生相对位移,在某些相对应的面上产生异号电荷,出现极化强度.对于各向异性晶体,对晶体施加应力时,晶体将在 X,Y,Z 三个方向出现与应力成正比的极化强度, 即：E = g·T g为压电应力常数,2 逆压电效应：当给压电晶体施加一电场 E 时,不仅产生了极化,同时还产生形变 ,这种由电场产生形变的现象称为逆压电效应,又称电致伸缩效应.这是由于晶体受电场作用时,在晶体内部产生了应力压电应力,通过应力作用产生压电应变.存在如下关系：S = d·U d为压电应变常数对于正和逆压电效应来讲, g和d 在数值上是相同的.2. 迈克耳逊干涉仪的应用迈克耳逊干涉仪可以测量微小长度.上图是迈克耳逊干涉仪的原理图.分光镜的第二表面上涂有半透射膜,能将入射光分成两束,一束透射,一束反射.分光镜与光束中心线成 45°倾斜角.M1和 M2为互相垂直并与分束镜都成 45°角的平面反射镜,其中反射镜 M1后附有压电陶瓷材料.由激光器发出的光经分光镜后,光束被分成两路,反射光射向反射镜 M1附压电陶瓷,透射光射向测量镜 M2固定,两路光分别经 M1、M2反射后,分别经分光镜反射和透射后又会合,经扩束镜到达白屏,产生干涉条纹.M1和M2与分光镜中心的距离差决定两束光的光程差.因而通过给压电陶瓷加电压使 M1随之振动,干涉条纹就发生变化.由于干涉条纹变化一级,相当于测量镜 M1移动了λ/2,所以通过测出条纹的变化数就可计算出压电陶瓷的伸缩量.三、实验步骤1)将驱动电源分别与光探头,压电陶瓷附件和示波器相连,其中压电陶瓷附件接驱动电压插口,光电探头接光探头插口,驱动电压波形和光探头波形插口分别接入示波器 CH1 和 CH2；2)在光学实验平台上搭制迈克尔逊干涉光路,使入射激光和分光镜成 45度,反射镜 M1 和 M2与光垂直,M1 和 M2 与分光镜距离基本相等；3)打开激光器,手持小孔屏观察各光路,适当调整各元件位置和角度,保证经分光镜各透射和反射光路的激光点不射在分光镜边缘上.4)遮住 M1,用小孔屏观察扩束镜前有一光点,再遮住 M2 分辨另一光点,分别调整 M1 和 M2的倾角螺丝直至两光点重合,并调整扩束镜位置使其与光点同轴,观察白屏上出现干涉条纹,再反复调整各元件,最好能达到扩束光斑中有 2 到 3 条干涉条纹.5)打开驱动电源开关,将驱动电源面板上的波形开关拨至左边“—”直流状态,旋转电源电压旋钮,可发现条纹随之移动；每移动一条干涉条纹,代表压电陶瓷伸缩位移变化了半个波长,即650/2nm=325nm 用笔在白屏上做一参考点.将直流电压降到最低并记录,平静一段时间,等条纹稳定后,缓慢增加电压,观察条纹移动,条纹每移过参考点一条,就记录下相应的电压值；测到电压接近最高值时,再测量反方向降压过程条纹反方向移动对应的电压变化数据.由所测数据做出电压-位移关系图,并求出压电常数.6)取下白屏,换上光电探头,打开示波器.将示波器至于双踪显示,CH1 触发状态.将驱动电源波形拨至右侧“m”三角波,CH1 观察到驱动三角波电信号,CH2 观察到一系列类似正弦波的波形代表干涉条纹经光电探头转换的信号,条纹移动的级数多少反映压电陶瓷伸缩长度的大小,即在三角波一个周期内正弦信号周期的数量反映压电陶瓷的振幅.将驱动幅度调到最大,光放大旋钮调到最大,改变驱动频率,记录随驱动三角波频率周期变化的正弦信号周期数量,体会压电陶瓷的频率响应特性.四、数据处理1. 位移-电压特性曲线的绘制和平均压电常数的计算由位移-正向电压特性曲线斜率可知,压电常数d 1 = nm /V 由位移-反向电压特性曲线斜率可知,压电常数d 2 = nm /V 则压电常数d = d 1+d 2/2 = +/2 = nm /V 2. 振幅、周期、速度的计算我们选取某一特定周期下的图象来计算振幅、周期和速度 1振幅从右图可以看出,在三角波的一个周期内,总共有10个周期的正弦波.由于一个正弦波代表压电陶瓷移动的距离为λ/2. 则：振幅A = 10×650nm 2= 3250nm2周期振动与加在它两端的电压呈正比,则振动的周期即为 CH1 的周期,周期T = μs3速度振动的速度为半个波长除以时间,这个时间是CH2 的周期,即：v =λ/2T2= λ2·f = 325×10-9m × ≈ ×10-5m/s3. 改变驱动电压频率来观察波形特性的变化由表可知,当CH1驱动频率变大时,CH2 波形的频率不断增大.也就是说速度不断增大,周期不断减小.五、分析讨论提示：分析讨论不少于400字1. 迈克尔逊涉装置以及压电陶瓷装置可以测得压电陶瓷的压电常数,从实验数据得出误差的主要原因有：①光程差没有控制得分精确,导致涉条纹观察困难,调整电压时难以观察与暗条纹重合,使得测量电压出现较大误差；②迈克尔逊干涉仪光路搭建存在误差,使得射光电探头的光路不分稳定,让振动的波存在误差,难以清晰地数出个周期内峰值的数量,从造成计算结果的误差；③反射镜没有完全垂直造成误差.在实验中发现在白屏上出现的是等厚干涉条纹,此时的光程差公式与等倾干涉不太一样,这将对我们的计算过程产生较大影响.2. 正逆压电效应中压电常数,课本上没有对其大小和关系作出说明,我通过查阅资料发现：正压电效应实质上是机械能转化为电能的过程.当在压电材料表面施加电场,因电场作用时电偶极矩会被拉长,压电材料为抵抗变化,会沿电场方向伸长,这种通过电场作用而产生机械形变的过程称为“逆压电效应”.逆压电效应实质上是电能转化为机械能的过程.如果外界电场较强,那么压晶体管还会出现电致伸缩效应electrostricTIon effect,即材料应变与外加电场强度的平方成正比的现象.可以证明,正压电效应和逆压电效应中的系数是相等的,且具有正压电效应的材料必然具有逆压电效应.六、实验结论1. 使波器观察压电陶瓷振动的幅度和频率,只改变频率的时候,每个三波周期内的振动涉的峰数不发改变,代表涉的振幅不发改变.只改变振幅的时候,三波周期内的峰数发改变,代表振幅发改变但是频率不发改变,由此可以计算得任意点的速度.2. 本次实验我们通过改变驱动电压观察干涉条纹的移动,了解了压电陶瓷的逆压电效应,并求得了压电常数.七、原始数据要求与提示：此处将原始数据拍成照片贴图即可。

压电式传感器测振动实验报告压电式传感器测振动实验报告篇一：压电式传感器实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。

二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。

（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。

双踪示波器。

四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。

二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。

三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。

四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。

2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。

3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi相接，低通输出Vo接到示波器。

4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。

5、将频率档选在6~10Hz左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。

压电陶瓷实验报告压电陶瓷微位移性能测量实验报告一、实验目的：1、了解压电陶瓷的性能参数；2、了解电容测微仪的工作原理，掌握电容测微仪的标定方法；3、掌握压电陶瓷微位移测量方法；二、实验仪器：电容测微仪一台：型号JDC-2000测微台架一台：型号BCT－5C，斜度1:50直流调压器一台：电压量程（0～300V）标定平铁板一块压电陶瓷管一根三、实验原理：（一）利用测微台架标定电容测微仪在测微台架的台架上放置一金属平板，将电容测微仪探头用测微台架夹紧，使探头的端面与平板平行，见图1，移动测微台架的旋钮，分别读出测微仪移动示值和电容测微仪的示值。

这样得到一组数据即可对电容测微仪进行标定。

图1 电容侧微仪标定原理图（二）用标定后的电容测微仪测量压电陶瓷管的线性度在电容测微仪的线性区（对应机械标定仪的某个位置），通过可调直流电源按一定间隔改变直流电压（见图2），分别对压电陶瓷加压，使之分别产生轴向变形（见图3）和弯曲变形（见图4），从而得到压电陶瓷的伸长与偏转量与施加其上的电压的关系。

图2 可调高压电源图3 测压电陶瓷轴向伸缩图4测压电陶瓷侧向弯曲四、实验步骤（一）标定电容测微仪的线性度１、实验前，了解实验原理及其实验注意事项，并检查实验仪器是否齐全。

２、使用仪器前，将传感器端面与被测物（标定平铁板）表面用汽油认真清洗干净，以清洗掉杂质及灰尘微粒；而后将电源线和传感器与电缆分别连接好并拧紧。

３、将标定平铁板安放在测微台架的台架上，而后用夹具将电容传感器探头夹紧，接着上下调整探头使探头与标定平铁板距离接近测量区。

４、为便于进行数据分析，可将测微台架示值调至某一合适值，并将电容测微仪示值调零，而后进行实验；实验采用一人细调（等间距）测微台架，另一人记录的方式，为了标定线性区，测定线性误差，调值采用先等间距调至140μm，再等间距调回的方法。

（为了节约时间，调值范围为0～140μm，调值间距为5μm，共计读29个数。

利用迈克尔逊干涉仪研究压电陶瓷的动态特性通过对迈克尔逊干涉仪光路的调整，使光电探头的响应电压与三角波驱动电压的频率一致且峰-峰值最大。

这样不断改变驱动电压就可准确的找到响应电压、伸长位移量随驱动电压的关系。

标签：迈克尔逊干涉仪;压电陶瓷;峰-峰值;伸长位移引言压电材料具有压电效应和逆压电效应，在外加电场作用下，逆压电效应将使压电材料发生形变，通过控制驱动电压，压电材料能实现精密的位移输出，可获得较高的位移分辨率。

同时，压电材料输出具有频率响应高，动态反应快，性能稳定，不发热，不产生噪声及受外力干扰小等优点。

目前对逆压电效应的静态特性研究较多，而对动态特性研究相对较少，且测量的设备装置较复杂，响应电压、伸长位移量随驱动电压的变化关系也无准确的定量描述[1]。

然而随着压电陶瓷在光盘驱动器、计算机硬盘驱动器、光通信器件等动态控制方面的应用越来越广泛，对压电陶瓷动态位移特性的研究也越来越重视[2]。

本文基于迈克尔逊干涉仪平台，利用干涉法测量压电陶瓷动态特性，其装置简单，易操作，测量准确。

通过寻找与驱动电压同频率且峰-峰值最大的一个完整响应电压波形，来研究响应电压、伸长位移量随驱动电压的变化关系。

1 实验设计实验装置如图1所示，其中半导体激光器的激光波长为650nm，波形发生器可产生驱动电压为1～20V的三角波电压。

实验中采用的压电陶瓷材料为管状，长为40mm，壁厚为1mm，在内、外壁上镀电极，用来施加电压，在陶瓷管的一端装反射镜，可在迈克尔逊干涉仪中充当反射镜使用。

将光电探头信号和波形发生器信号连入数字示波器，可比较驱动电压、光电探头响应电压的峰-峰值和频率。

在未施加驱动电压前，调节迈克尔逊干涉仪两臂的光路，在光屏上可看见清晰的干涉图样。

干涉条纹将是一个以透镜光束为圆心的一组内疏外密、明暗相间的同心圆环，即为等倾干涉条纹（条纹间距，条纹粗细都不等），其中干涉条纹中心是最大级干涉，即i=0°。

当用光电探头替代光屏，并施加周期性的驱动电压信号时，压电陶瓷将发生周期性的振动，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉条纹也将发生周期性的移动，干涉条纹所对应的光场强度也会发生相应的变化。