压电陶瓷特性及振动的干涉测量具有压电效应的材料叫压电材料，可将电能转换成机械能，也能将机械能转换成电能，它包括压电单晶、压电陶瓷、 压电薄膜和压电高分子材料等。压电陶瓷制造工艺简单，成本低，而且具有较高的力学性能和稳定的压电性能，是当前市场上最主要的压电材料，可实现能量转换、 传感、驱动、频率控制等功能。由压电陶瓷制成的各种压电振子、压电电声器件、压电超声换能器、压电点火器、压电马达、压电变压器、压电传感器等在信息、激光、导航和生物等高技术领域得到了非常广泛的应用。本实验通过迈克尔逊干涉方法测量压电陶瓷的压电常数及其振动的频率响应特性。【实验目的】1．了解压电材料的压电特性；2．掌握用迈克尔逊干涉方法测量微小位移。3. 测量压电陶瓷的压电常数。4. 观察研究压电陶瓷的振动的频率响应特性。【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jT 时，晶体将在X，Y，Z 三个方向出现与jT 成正比的极化强度，即：jmjmTdP， 式中mjd称为压电陶瓷的压电应力常数。(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S ，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nniiEdS，式中nid称为压电应变常数，对于正和逆压电效应来讲，d 在数值上是相同的。压电晶体的压电形变有厚度变形型、长度变形型、 厚度切变型等基本形式。当对压电晶体施加交变电场时，晶体将随之在某个方向发生机械振动。在不同频率区间压电陶瓷阻抗性质（阻性、 感性、容性）不同，对某一特定形状的压电陶瓷元件，在某一频率处（谐振频率），呈现出阻抗最小值，当外电场频率等于谐振频率时，陶瓷片产生机械谐振，振幅最大；而在另一频率处（反谐振频率），呈现出阻抗最大值。2. 迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪可以测量微小长度。图 1 是迈克耳逊干涉仪的原理图。光源部分包括半图 1 迈克耳逊干涉仪导体激光器和二维调节架。玻璃板 G 的第二表面...
