振动与压电陶瓷实验VIP专享

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立的压电性能，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 F 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. 观察讨论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 7；时，晶体将 T在 X, Y. Z 三个方向出现与 J 成正比的极化强度，即：Pmf,式中〃，町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=门斗式中〃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，对某一特庄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。光源部分包括半反射镜图 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...